大面積延遲線讀出多絲室研制.pdf

1、為探索宇宙中的暗物質(zhì)粒子，我國(guó)正在研制一個(gè)空間暗物質(zhì)探測(cè)器。探測(cè)器主體部分為一個(gè)電磁量能器，由BGO閃爍晶體組成。在空間運(yùn)行過(guò)程中，為準(zhǔn)確測(cè)量空間粒子在量能器中的沉積能量，需要在地面對(duì)量能器進(jìn)行準(zhǔn)確的刻度，一般采用地面宇宙線（最小電離粒子，MIP）進(jìn)行刻度。由于MIP在穿過(guò)BGO晶體時(shí)存在一定的角度分布，存在不同的徑跡長(zhǎng)度，沉積能量也存在一定的分布，為準(zhǔn)確刻度MIP在穿過(guò)單位長(zhǎng)度晶體時(shí)的沉積能量，需要進(jìn)行徑跡修正。
　　 本論文

2、的主要工作是設(shè)計(jì)了一種大面積(30×30cm2)延遲線讀出的多絲正比室(DWC)，并利用DWC搭建了一個(gè)宇宙線望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)，對(duì)BGO晶體的MIP響應(yīng)進(jìn)行了徑跡修正。具體工作如下：
　　 1．通過(guò)理論計(jì)算及實(shí)驗(yàn)，選擇了合適的大面積DWC設(shè)計(jì)參數(shù)，絲室的參數(shù)如下：陽(yáng)極絲絲距s=4mm，陰極陽(yáng)極距離d=8mm；絲室工作氣體：80％Ar+20％isobutane;絲室工作高壓：3000V，在此高壓下，氣體放大倍數(shù)約為2×105，對(duì)宇宙線的

3、探測(cè)效率大于90％；絲室采用陰極電路板密封的設(shè)計(jì)，避免了設(shè)計(jì)一個(gè)大型的氣盒。
　　 2．利用模擬及實(shí)驗(yàn)結(jié)果，對(duì)陰極讀出條電路進(jìn)行了優(yōu)化。通過(guò)引入接地保護(hù)條,降低了讀出條間的串?dāng)_，模擬結(jié)果顯示，保護(hù)條可以將相鄰讀出條間的近端串?dāng)_由10％降至4％以下。建立了讀出條的傳輸線模型，在考慮了讀出條的影響后，模擬了信號(hào)在延遲線芯片中的傳輸。計(jì)算結(jié)果顯示，相鄰延遲單元的延遲時(shí)間約為8.8ns左右。
　　 3．設(shè)計(jì)了陽(yáng)極高壓電路及放大電

4、路。陽(yáng)極濾波電路對(duì)高壓紋波的抑制可以達(dá)到1×105以上；模擬及實(shí)驗(yàn)的結(jié)果均顯示，陰極放大電路的帶寬約為15MHz，可滿足絲室對(duì)放大電路的要求；對(duì)陰極放大電路的等效輸入噪聲進(jìn)行了計(jì)算和測(cè)量，計(jì)算值約為5nV/Hz1/2，與實(shí)驗(yàn)測(cè)量結(jié)果非常接近。
　　 4．DWC刻度結(jié)果顯示單位延遲單元的延遲時(shí)間約為8.9ns，與上述模擬結(jié)果非常接近。位置分辨測(cè)量結(jié)果顯示：在沿著陽(yáng)極絲方向，絲室中心區(qū)域的位置分辨最好，為510μm;越靠近邊緣，位置