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核技术 1986年第5期 19-23页

作者：陈朝清中国科学院高能物理研究所

本文介绍一种新的先进的带电粒子探测器——时间投影室。

关键词：时间投影室粒子鉴别能量损失空间分辨率动量分辨率 dE/dx分辨率图形识别相对论上升截断平均电荷耦合器件(CCD)

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时间投影室原理及其应用

原子能科学技术 2024年第S02期58卷 452-463页

作者：李笑梅李沛玉张昀昱孙鹏飞宋金兴庄晓靳尚泰陈雷胡守扬智宇周静赵明锐贾世海邓桂华吝守龙卢志永郭佳承许天驹王浩祯蒋涛中国原子能科学研究院核数据重点实验室北京102413 国家国防科技工业局核技术支持中心北京100070 中国原子能科学研究院放射化学研究所北京102413

时间投影室是一种广泛应用于大型物理实验的粒子鉴别探测器,它通过粒子径迹产生电离电子的漂移时间和漂移方向的投影位置确定径迹三维坐标,具备较好的能量分辨和很高的位置分辨能力。自时间投影室被发明以来,已广泛应用于国外的大科学... 详细信息

时间投影室是一种广泛应用于大型物理实验的粒子鉴别探测器,它通过粒子径迹产生电离电子的漂移时间和漂移方向的投影位置确定径迹三维坐标,具备较好的能量分辨和很高的位置分辨能力。自时间投影室被发明以来,已广泛应用于国外的大科学实验装置上,在对撞机和固定靶实验等方面均发挥了很大的作用。虽然国内的科研机构在早期对时间投影室进行过一些初步研究,但由于技术的限制并没有展开过很多应用。近十年间,伴随着锦屏地下实验室的PandaX-Ⅲ实验的开展、东莞中国散裂中子源等一批科研装置的落地、环形正负电子对撞机的概念设计完成,时间投影室作为主径迹探测器在这些实验中承担了很大一部分工作,并已进行了更多的研发和使用。现阶段有必要对时间投影室在国内外的具体应用与发展进行梳理,本文先梳理出时间投影室的发展历史、工作原理和现状以及时间投影室上核心读出探测器的发展,然后介绍时间投影室在国外大科学实验装置上的应用和最新进展,最后给出时间投影室在国内科研项目上的应用。以此为时间投影室下一步的研发与应用奠定基础。

关键词：时间投影室微结构探测器大科学装置

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时间投影室模型的电场模拟研究

核电子学与探测技术 1998年第5期18卷 330-335页

作者：徐芷菁刘劲波陈昌马基茂刘炽辉中国科学院高能物理研究所北京大学技术物理系

本文报道一个时间投影室（ＴｉｍｅＰｒｏｊｅｃｔｉｏｎＣｈａｍｂｅｒ，ＴＰＣ）模型（１００ｍｍ×１００ｍｍ×５８ｍｍ）的设计和利用矩阵电容法计算ＴＰＣ内电场强度的结果。在ＴＰＣ漂移区配置等压环后，在Ｘ±３０ｍｍ和Ｘ... 详细信息

本文报道一个时间投影室（ＴｉｍｅＰｒｏｊｅｃｔｉｏｎＣｈａｍｂｅｒ，ＴＰＣ）模型（１００ｍｍ×１００ｍｍ×５８ｍｍ）的设计和利用矩阵电容法计算ＴＰＣ内电场强度的结果。在ＴＰＣ漂移区配置等压环后，在Ｘ±３０ｍｍ和Ｘ±４０ｍｍ区域内，漂移区电场均匀度分别为０．９％和３％。

关键词： TPC 矩阵电容法等压环时间投影室电场模拟

应用Kalman filter建立时间投影室的径迹重建算法

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计算物理 2013年第1期30卷 127-133页

作者：李波高原宁杨振伟李玉兰粒子技术与辐射成像教育部重点实验室(清华大学) 北京100084 清华大学工程物理系北京100084

建立直线径迹模型,详细验证将其用于Kalman filter小型时间投影室径迹重建算法的正确性.结果表明径迹参数在一定的击中点下能够收敛到真实值.实际的径迹重建程序在MarlinTPC框架下实现.通过合理地选择径迹重建参数,程序能够有效地对噪... 详细信息

建立直线径迹模型,详细验证将其用于Kalman filter小型时间投影室径迹重建算法的正确性.结果表明径迹参数在一定的击中点下能够收敛到真实值.实际的径迹重建程序在MarlinTPC框架下实现.通过合理地选择径迹重建参数,程序能够有效地对噪声进行甄别并重建出径迹.本算法对大型时间投影室的径迹重建有借鉴意义.

关键词：时间投影室径迹重建 Kalman filter 径迹模型

兰州重离子储存环外靶实验终端时间投影室的动量分辨率模拟

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核技术 2016年第7期39卷 49-54页

作者：李贺张松卢飞钟晨马余刚中国科学院上海应用物理研究所嘉定园区上海201800 中国科学院大学北京100049

时间投影室(Time Projection Chamber,TPC)是在多丝正比室(Multi Wire Proportional Chamber,MWPC)和多丝漂移室(Multi Wire Drift Chamber,MWDC)的基础上发展起来的一种高空间分辨粒子径迹探测器。因其具有很高的位置分辨能力,从而可... 详细信息

时间投影室(Time Projection Chamber,TPC)是在多丝正比室(Multi Wire Proportional Chamber,MWPC)和多丝漂移室(Multi Wire Drift Chamber,MWDC)的基础上发展起来的一种高空间分辨粒子径迹探测器。因其具有很高的位置分辨能力,从而可以获得很好的动量分辨率。在开展兰州重离子储存环外靶实验终端CEE(Cooler-Storage-Ring External-target Experiment)-TPC的建造之前,估算CEE-TPC的动量分辨能力是一项很有必要的工作。基于Geant4和Kalman Filter等模拟程序,对时间投影室探测器测量带电粒子的整个过程进行了蒙特卡罗模拟,给出了CEE-TPC探测不同种类的带电粒子的动量分辨率,并且对影响探测器动量分辨率的因素进行了分析。通过模拟计算,得到了CEE-TPC对?介子、质子和氘核的典型动量分辨率在5%左右,能够较好地鉴别这三种粒子,为未来CEE-TPC的建造提供了可供参考的技术参数。

关键词：时间投影室动量分辨率蒙特卡罗模拟

低温高密核物质测量谱仪时间投影室的集团重建

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原子核物理评论 2021年第4期38卷 416-422页

作者：朱毅 Shyam Kumar 胡晨露陈梓轩张亚鹏赵凤仪魏向伦段利敏许怒仇浩中国科学院近代物理研究所兰州730000 中国科学院大学北京100049

低温高密核物质测量谱仪(CEE)是研究高重子数密度区核物质性质的重离子碰撞实验谱仪。使用了先进的SAMPA电子学读出芯片的时间投影室(TPC)是CEE最核心的探测器。在集团重建的过程中,同一排读出板的信号被首先重建成2维集团,然后根据2维... 详细信息

低温高密核物质测量谱仪(CEE)是研究高重子数密度区核物质性质的重离子碰撞实验谱仪。使用了先进的SAMPA电子学读出芯片的时间投影室(TPC)是CEE最核心的探测器。在集团重建的过程中,同一排读出板的信号被首先重建成2维集团,然后根据2维集团的ADC加权平均位置重建击中点。当信号ADC随漂移时间变化呈峰-谷-峰结构时,一个集团可能被重建成两个或更多击中点,从而提高双径迹分辨能力。使用模拟信号的测试显示,该重建算法在方向可以达到0.100/0.043 cm的位置分辨能力和1.1/2.8 cm的双径迹分辨能力。

关键词：低温高密核物质测量谱仪时间投影室集团重建

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大型时间投影室原型机中径迹重建方法的研究

核电子学与探测技术 2013年第5期33卷 527-530页

作者：李波粒子技术与辐射成像教育部重点实验室(清华大学) 北京100084 清华大学工程物理系北京100084

介绍了大型时间投影室原型机中的径迹重建算法。算法采用了track following作为寻迹方法,并使用Kalman滤波器作为径迹参数计算方法。同时Kalman滤波器也能给出对信号和噪声击中甄别量。使用蒙特卡罗方法模拟得到的事例对程序在大型原型... 详细信息

介绍了大型时间投影室原型机中的径迹重建算法。算法采用了track following作为寻迹方法,并使用Kalman滤波器作为径迹参数计算方法。同时Kalman滤波器也能给出对信号和噪声击中甄别量。使用蒙特卡罗方法模拟得到的事例对程序在大型原型机中的重建性能作了测试。测试结果表明程序能够正确地重建径迹,径迹的拟合优度以及动量分辨率均与预期一致。重建程序现已用于原型机测试实验的数据分析之中。

关键词：时间投影室径迹重建螺旋线 Kalman滤波器动量分辨率

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RHIC-STAR时间投影室的升级

中国科学：物理学、力学、天文学 2019年第10期49卷 97-104页

作者：杨驰陈金辉马余刚徐庆华山东大学前沿交叉科学青岛研究院粒子物理与粒子辐照教育部重点实验室青岛266237 复旦大学现代物理研究所核物理与离子束应用教育部重点实验室上海200433 中国科学院上海应用物理研究所上海201800

位于美国布鲁克海文国家实验室的相对论重离子对撞机RHIC计划于2019–2020年进行能量扫描二期实验项目,其主要科学目标是研究强相互作用物质的相结构并寻找相变临界点. STAR时间投影室内扇区丝室升级(inner TPC, iTPC)是该项目关键的探... 详细信息

位于美国布鲁克海文国家实验室的相对论重离子对撞机RHIC计划于2019–2020年进行能量扫描二期实验项目,其主要科学目标是研究强相互作用物质的相结构并寻找相变临界点. STAR时间投影室内扇区丝室升级(inner TPC, iTPC)是该项目关键的探测器升级. iTPC升级将拓展STAR带电粒子测量的赝快度覆盖区间,并提高动量及能量损失测量的分辨率. iTPC升级将重新制作包括读出丝室和电子学在内的全部24块内扇区模块. iTPC丝室包括阳极丝、阴极丝、门极丝共3层丝面,丝张力及丝面的高度都需要高精度控制.我们设计了丝张力精密测量装置以及高精度丝面安装系统,高质量完成了全部iTPC丝室探测器的研制.实现了探测器增益均匀性1.5%(RMS)、能量分辨率25%(FWHM),及强辐射环境下稳定工作的出色性能,已在STAR实验安装并开始实验运行.

关键词：时间投影室多丝正比室增益均匀性能量分辨率

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用于核天体物理实验的活性靶时间投影室

原子核物理评论 2020年第3期37卷 636-642页

作者：张志超张宁涛鲁辰桂蒲天磊张金龙陈涵段利敏高丙水李阔昂李宇田千奕茹龙辉唐晓东王新雨徐晓栋赵红赟蔡紫葳姬彬斐李奇特许金艳林炜平中国科学院近代物理研究所兰州730000 中国科学院大学北京100049 北京大学物理学院核科学与核技术国家重点实验室北京100871 四川大学原子核科学技术研究所成都610064

发生在中子星壳层内的丰中子熔合反应对中子星演化以及X射线超级爆等现象均会产生影响。受限于放射性束流强度和反应机制的复杂性,实验数据极其缺乏,难以有效约束理论模型。基于活性靶技术的时间投影室(Time Projection Chamber,TPC)将... 详细信息

发生在中子星壳层内的丰中子熔合反应对中子星演化以及X射线超级爆等现象均会产生影响。受限于放射性束流强度和反应机制的复杂性,实验数据极其缺乏,难以有效约束理论模型。基于活性靶技术的时间投影室(Time Projection Chamber,TPC)将工作气体作为反应靶,具备近4π立体角接受度和三维径迹重建能力,能够实现对反应事件的全记录,显著提高了探测效率,大幅降低了熔合反应截面测量对束流强度的要求。我们研制了240路信号读出的TPC,并使用放射性束流^(16)N对探测器进行了测试,探索了该实验方法的可行性和有效性。为了得到更加精确的反应产物径迹,对反应事件做出更好的筛选,进一步发展了1024路信号读出TPC,并开展了^(12)C+^(12)C库仑位垒附近熔合反应截面测量实验,初步实验结果与已有实验数据符合较好。

关键词：熔合反应活性靶时间投影室

基于MPGD时间投影室位置分辨率及响应函数的研究

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核电子学与探测技术 2013年第4期33卷 395-399页

作者：李波粒子技术与辐射成像教育部重点实验室(清华大学) 清华大学工程物理系

位置分辨率是衡量时间投影室工作性能的重要指标。论文首先介绍了时间投影室位置分辨率的基本理论。在已有理论的基础上,针对两种不同的MPGD探测器,对时间投影室原型机的位置分辨率做了计算。同时还预测了未来ILC上时间投影室的位置分... 详细信息

位置分辨率是衡量时间投影室工作性能的重要指标。论文首先介绍了时间投影室位置分辨率的基本理论。在已有理论的基础上,针对两种不同的MPGD探测器,对时间投影室原型机的位置分辨率做了计算。同时还预测了未来ILC上时间投影室的位置分辨率能够达到的水平。此外,对与位置分辨率紧密相关的响应函数也做了研究。

关键词：时间投影室位置分辨率响应函数扩散系数