基于THGEM的穿越輻射探測(cè)器課件

1、基于THGEM穿越輻射探測(cè)器 HERD量能器1-10TeV絕對(duì)能量標(biāo)定劉熙文 劉宏邦廣西大學(xué)2019-10-18第九屆全國(guó)先進(jìn)氣體探測(cè)器研討會(huì)東莞第九屆全國(guó)先進(jìn)氣體探測(cè)器研討會(huì)2目錄CONTENT1HERD3探測(cè)器設(shè)計(jì)2能量標(biāo)定4性能測(cè)試5束流實(shí)驗(yàn)6總結(jié)與展望HERD：高能宇宙輻射探測(cè)設(shè)施（High Energy cosmic Radiation Detection facility）?？茖W(xué)目標(biāo)：暗物質(zhì)探測(cè)、高能宇宙線起源和空間高能伽瑪射線巡天等。HERD實(shí)驗(yàn)(運(yùn)行時(shí)間)探測(cè)能區(qū)(e/)能量分辨(e/)e/p鑒別電子有效接收度m2sr質(zhì)子有效接收度m2sr美國(guó)衛(wèi)星FERMI (2008)1Ge

2、V-300GeV10%10-30.9-ISS-AMS-02 (2011)1GeV-1TeV2%10-60.120.12ISS-CALET (2015)1GeV-10TeV2%10-50.12-中國(guó)衛(wèi)星DAMPE(2015)10GeV-10TeV1%10-50.30.2ISS-CREAM (2017)100TeV(p)-0.2中國(guó)空間站HERD (2025)10GeV-10TeV (e/) 3PeV (p)1%10-632大探測(cè)能區(qū)、大有效幾何因子、高能量分辨率、高粒子鑒別能力等突出優(yōu)勢(shì)。3第九屆全國(guó)先進(jìn)氣體探測(cè)器研討會(huì)HERD量能器CALO電子/伽瑪/宇宙線能量測(cè)量電子/質(zhì)子鑒別頂面和側(cè)面硅徑

3、跡STK電荷測(cè)量徑跡測(cè)量伽瑪方向測(cè)量頂面和側(cè)面塑閃PSD低能伽瑪識(shí)別電荷測(cè)量穿越輻射探測(cè)器TRDTeV能量標(biāo)定項(xiàng)目意向分工/合作單位合作關(guān)系性質(zhì)合作理由CALO中科院西光所對(duì)方承擔(dān)ISCMOS子系統(tǒng)像增強(qiáng)器、CCD/CMOS工程研制經(jīng)驗(yàn)豐富STK意大利INFN、瑞士日內(nèi)瓦大學(xué)、西班牙CIEMAT、瑞典KTH、德國(guó)KIT等對(duì)方承擔(dān)STK載荷原AMS-02和DAMPE項(xiàng)目的STK團(tuán)隊(duì)TRD廣西大學(xué)、清華大學(xué)、德國(guó)RWTH Aachen對(duì)方承擔(dān)TRD載荷有豐富的氣體室研制經(jīng)驗(yàn)；原AMS-02 TRD研制團(tuán)隊(duì)PSD中科院紫臺(tái)、中科大、近物所聯(lián)合承擔(dān)PSD載荷原DAMPE項(xiàng)目ND、PSD和BGO量能器研

4、制團(tuán)隊(duì)地面MIP標(biāo)定廣西大學(xué)對(duì)方承擔(dān)MIP標(biāo)定裝置有豐富的大面積GEM氣體探測(cè)器研究經(jīng)驗(yàn)束流標(biāo)定意大利INFN瑞士日內(nèi)瓦大學(xué)聯(lián)合參加CERN束流實(shí)驗(yàn)多年參加CERN束流實(shí)驗(yàn),有資源協(xié)調(diào)能力4第九屆全國(guó)先進(jìn)氣體探測(cè)器研討會(huì)利用地面束流線完成最高400GeV的能量標(biāo)定TRD利用空間質(zhì)子完成 1- 10 TeV 的能量標(biāo)定TRD能量標(biāo)定5第九屆全國(guó)先進(jìn)氣體探測(cè)器研討會(huì)第九屆全國(guó)先進(jìn)氣體探測(cè)器研討會(huì)6穿越輻射（Transition Radiation，TR）在相對(duì)論情況下，帶電粒子在穿過不同介電常數(shù)的介質(zhì)時(shí)，在介質(zhì)表面產(chǎn)生的一種電磁輻射叫做穿越輻射（TR）輻射強(qiáng)度與入射粒子的能量成正比：輻射角度與入射

5、粒子的能量成反比：輻射產(chǎn)生和飽和：第九屆全國(guó)先進(jìn)氣體探測(cè)器研討會(huì)7基于THGEM的側(cè)窗式TRD電子學(xué)側(cè)窗式THGEM輻射體第九屆全國(guó)先進(jìn)氣體探測(cè)器研討會(huì)8THGEM-TRD的工作原理第九屆全國(guó)先進(jìn)氣體探測(cè)器研討會(huì)9箔片材料間隙材料輻射體參數(shù)優(yōu)化第九屆全國(guó)先進(jìn)氣體探測(cè)器研討會(huì)10輻射體參數(shù)優(yōu)化箔片厚度箔片厚度間隙厚度層數(shù)因子第九屆全國(guó)先進(jìn)氣體探測(cè)器研討會(huì)11輻射體制作第九屆全國(guó)先進(jìn)氣體探測(cè)器研討會(huì)12探測(cè)器設(shè)計(jì)工作氣體優(yōu)化：探測(cè)器具有高X射線探測(cè)效率和TRD探測(cè)靈敏度厚型氣體電子倍增器研究：優(yōu)化孔徑、孔距、厚度等參數(shù)陽極及電子學(xué)讀出設(shè)計(jì)探測(cè)器封裝技術(shù)研究：防探測(cè)器老化問題場(chǎng)籠研究：保證電場(chǎng)均勻性

6、第九屆全國(guó)先進(jìn)氣體探測(cè)器研討會(huì)13拋光打孔無孔銅片成功研制最大面積THGEM探測(cè)器 1m*0.5mTHGEM制作過程第九屆全國(guó)先進(jìn)氣體探測(cè)器研討會(huì)14探測(cè)器制作側(cè)窗結(jié)構(gòu)陽極條讀出場(chǎng)籠第九屆全國(guó)先進(jìn)氣體探測(cè)器研討會(huì)15THGEM探測(cè)器性能55Fe50GeVe-1.氣體增益2.55Fe能譜3.50GeVe-能譜第九屆全國(guó)先進(jìn)氣體探測(cè)器研討會(huì)16THGEM探測(cè)器標(biāo)定本底0e-（模擬）0.9KeV55Fe5.9KeV標(biāo)定曲線第九屆全國(guó)先進(jìn)氣體探測(cè)器研討會(huì)175.9 keV X 射線宇宙線THGEM實(shí)驗(yàn)結(jié)果第九屆全國(guó)先進(jìn)氣體探測(cè)器研討會(huì)18束流實(shí)驗(yàn)CERN（2018年11月）TRD實(shí)驗(yàn)條件：氣體：Ne+10%CO2Vcathode：3880VVTHGEM1：520VVTHGEM2：520V輻射體：20*500*300束流條件：20GeVe- 50GeVe- 100GeVe-第九屆全國(guó)先進(jìn)氣體探測(cè)器研討會(huì)1920GeV, 50GeV,100GeV 電子束流顯著的TR信號(hào) 電子束流TR信號(hào)第九屆全國(guó)先進(jìn)氣體探測(cè)器研討會(huì)20束流實(shí)驗(yàn)DESY（2019年9月）完成1GeV-5GeVe-標(biāo)定曲線第九屆全國(guó)先進(jìn)氣體探測(cè)器研討會(huì)21載荷樣機(jī)設(shè)計(jì)閉氣式大面積（0.75m2）第九屆全國(guó)先