应用于时间投影室的光刻一体化微结构探测器性能研究

作     者：邓桂华 李沛玉 张昀昱 智宇 张俊伟 孙鹏飞 宋金兴 周静 庄晓 赵明锐 贾世海 吝守龙 卢志永 靳尚泰 许天驹 王浩祯 蒋涛 郭佳承 陈雷 胡守扬 李笑梅 

作者机构：中国原子能科学研究院核数据重点实验室 国家国防科技工业局核技术支持中心 中国原子能科学研究院放射化学研究所 华北水利水电大学能源与动力工程学院 

出 版 物：《核电子学与探测技术》 (Nuclear Electronics & Detection Technology)

年 卷 期：2024年

学科分类：082704[工学-辐射防护及环境保护] 08[工学] 0827[工学-核科学与技术] 

基　　金：国家重点研发计划项目((2018YFE0104800,2022YFA1602103))资助 稳定支持基础科研计划资助 中国原子能科学研究院放射化学研究所青年基金项目资助 国家自然科学基金项目(11775313)资助 

主　　题：时间投影室 光刻一体化微结构探测器 气体比例 雪崩区厚度 

摘      要：时间投影室(Time Projection Chamber，TPC)可以同时测量时间和位置信息，光刻一体化微结构探测器作为其读出探测器具有抗干扰性强、均匀性好、透过率高的特性。为了寻找探测器最佳的工作条件，使用55Fe豁免源测试了实验室研制的流气型光刻一体化微结构探测器在不同Ar和CO2比例下的增益、能量分辨以及在最优气体比例下的均匀性。根据测试结果，探测器在85%的Ar和15%的CO2混合气体下增益达到最大，超过104，增益均匀性为3.26%，达到了目前国际上光刻微结构探测器同等水平。对雪崩区厚度为100μm、160μm和220μm的三种光刻一体化微结构探测器增益及其均匀性进行比较，雪崩区厚度为160μm的探测器是更优的选择。研制了密闭型微结构探测器，通过测试，可以在常温常压下正常工作21天以上。闭气模式下探测器的增益与温度呈负相关，与流气模式下相反，两种模式下的能量分辨在短期内都不受小范围温度变化影响。