基于thgem的新型探測(cè)器及其應(yīng)用-indico

1、用于宇宙射線繆子探測(cè)的THGEM探測(cè)器及該探測(cè)器在輻射防護(hù)領(lǐng)域的新應(yīng)用,龐洪超中國(guó)原子能科學(xué)研究院輻射安全研究所,一、基于THGEM宇宙射線繆子描跡儀系統(tǒng)二、基于THGEM探測(cè)器在輻射防護(hù)領(lǐng)域的應(yīng)用,目錄,一、基于THGEM宇宙射線繆子描跡儀系統(tǒng)1、檢驗(yàn)薄型THGEM的優(yōu)良特性2、對(duì)作為最小電離粒子的µ子，其在這種氣體探測(cè)器中的響應(yīng)效果3、第三點(diǎn)是為面向教學(xué)實(shí)驗(yàn)開辟新型氣體探測(cè)器的領(lǐng)域。進(jìn)一步目的是為同步輻射中心

2、和散裂中子源工程兩項(xiàng)大科研平臺(tái)需用的束流監(jiān)控器和衍射譜儀等創(chuàng)造自制探測(cè)器能力的條件以及可能的遠(yuǎn)景科研項(xiàng)目如暗物質(zhì)探索、切倫科夫探測(cè)器的國(guó)際合作等奠定基礎(chǔ)。,設(shè)計(jì)思路,1、探測(cè)器系統(tǒng),Ne電離功:36.2eV/離子對(duì)Ne密度：8.385X10-4g/cm34GeVµ子在Ne中損失能量：2.312MeV cm2/g1.5cm厚的Ne氣體產(chǎn)生離子對(duì)：80個(gè)Ar電離功:26.2eV/離子對(duì)4GeVµ子在Ar中損失

3、能量：2.061MeV cm2/gAr密度：1.662X10-3g/cm31.5cm厚的Ar氣體產(chǎn)生離子對(duì)：196個(gè)5.9keV Fe55X射線在Ar中產(chǎn)生約220離子對(duì)高能µ子在1.5cm漂移區(qū)內(nèi)產(chǎn)生的信號(hào)要小于Fe55產(chǎn)生信號(hào),所以要注意選擇漂移區(qū)的深度及氣體等,,Height=60mm,本實(shí)驗(yàn)用電流前置放大器(32路)選自原夏威夷大學(xué)為BES漂移室使用的放大器，GEM成像曾用96路,前置放大器輸入(淺藍(lán))輸出

4、(黃色)圖放大倍數(shù)約50倍,前置放大器實(shí)物圖每盒16路,共兩個(gè)盒,2、前置放大器,3、SGS 卡和單片機(jī),SGS 卡(原ALEPH國(guó)際合作MUON探測(cè)器讀出板)為了減小整個(gè)裝置的體積，避免使用CAMAC機(jī)箱插件，選擇了單片機(jī),移位寄存器輸入(本裝置不需要),移位寄存器輸出,輸入16路前放的信號(hào),輸入16路前放的信號(hào),,,,,SGS 卡內(nèi)部芯片集成了甄別及成形器以及移位寄存器，同時(shí)可以給出輸入信號(hào)的DigitalOR信號(hào)，可利用此信

5、號(hào)作系統(tǒng)觸發(fā)，每塊SGS卡負(fù)責(zé)采集32路前置放大器的信號(hào)，通過(guò)甄別器轉(zhuǎn)換成數(shù)字脈沖信號(hào)送入移位寄存器，等待觸發(fā)信號(hào)DigitalOR選通，數(shù)字信號(hào)由移位寄存器串行輸出。單片機(jī):通過(guò)協(xié)作方式編寫單片機(jī)控制程序，USB接口輸入PC).,SGS卡調(diào)試,1、波形發(fā)生器信號(hào)：脈沖幅度：100mv；脈沖寬度：2.5µm2、利用4.7k的電阻，使得DigOR信號(hào)幅度足夠大，5V3、閾電壓利用5V分壓至50mv4、有信號(hào)輸入則產(chǎn)生

6、DigOR信號(hào)（5V，3µs），低電平有效，產(chǎn)生SRLoad信號(hào)，同時(shí)延遲一定時(shí)間產(chǎn)生SRCK信號(hào)，SRCK信號(hào)寬度要小于SRLoad信號(hào)，對(duì)應(yīng)時(shí)間信號(hào)上升沿產(chǎn)生SRout信號(hào)5、SRout信號(hào)加510P電容（過(guò)大也不行），使產(chǎn)生的脈沖信號(hào)有一定寬度。,4、數(shù)據(jù)處理,1.單片機(jī)控制程序Keil2.基于Labview程序，進(jìn)行數(shù)據(jù)獲取與處理3.圖形界面及在線顯示(利用上下兩層各16個(gè)Pad的探測(cè)器讀出信號(hào)來(lái)確定muon的穿

7、過(guò)徑跡并用立體圖顯示在計(jì)算機(jī)屏幕上，可以為教學(xué)演示和實(shí)驗(yàn)用）,5、試驗(yàn)條件及結(jié)果,5.1 THGEM工作電壓,5.2系統(tǒng)實(shí)物圖,5.3系統(tǒng)工作界面,望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)的接收度,A1方型精確公式:（w2/4）[(3t/L)tg-1(t/L)+t2/(t2+L2)]寬w=5cm,長(zhǎng)t=5cmA2近似公式: S·ΩS下探測(cè)器面積, Ω為上探測(cè)器對(duì)下探測(cè)器中心點(diǎn)所張立體角,6、小結(jié),1、該系統(tǒng)可以較準(zhǔn)確的測(cè)量繆子2、多路數(shù)據(jù)獲取系

8、統(tǒng)的應(yīng)用3、該系統(tǒng)的建立為基于THGEM探測(cè)器的其他應(yīng)用打下基礎(chǔ)。,1、微劑量學(xué)研究2、內(nèi)照射劑量監(jiān)測(cè)儀（可聯(lián)合使用）3、大面積表面污染監(jiān)測(cè)儀,二、在輻射防護(hù)領(lǐng)域新應(yīng)用,2.1大面積位置靈敏表面污染監(jiān)測(cè)儀,全身計(jì)數(shù)器的發(fā)展?fàn)顩r,手腳沾污儀的發(fā)展,場(chǎng)所表面污染監(jiān)測(cè)儀,2.2研究方案,1）研究目標(biāo)： 在核探測(cè)方面，基于THGEM的表面污染監(jiān)測(cè)儀與傳統(tǒng)的表面污染儀相比較，該探測(cè)器具有位置分辨的能力，可以精確確定粒子的位置，有效