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Micromegas 初步研究结果

Micromegas 初步研究结果. 郭军军 近代物理系 中国科学技术大学. April 21-22, Beijing, IHEP. Outline. Micromegas 介绍 Micromegas 3D 模拟 探测器研制与实验研究 模拟与实验对比 总结. Junjun Guo. 2. 2. April 21 - 22 , IHEP. Micromegas 介绍. Micromegas = Micro Me sh Ga seous S tructure, 微网格气体探测器.

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Micromegas 初步研究结果

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  1. Micromegas 初步研究结果 郭军军 近代物理系 中国科学技术大学 April 21-22, Beijing, IHEP

  2. Outline Micromegas介绍 Micromegas 3D模拟 探测器研制与实验研究 模拟与实验对比 总结 Junjun Guo 2 2 April 21-22, IHEP

  3. Micromegas 介绍 • Micromegas=MicroMesh Gaseous Structure, 微网格气体探测器 • 1996年Y.Giomataris等人在法国Saclay最先研制成功。 • 并于2001年夏，装备于CERN的COMPASS。 • 主要优点： • 很高计数率能力 （<108mm-2s-1） • 良好的空间分辨能力 （<100m） • 很好的抗辐照性能 • 结构简单，造价低廉 • 性能指标 Junjun Guo 3 3 April 21-22, IHEP

  4. Micromegas 3D 模拟 Ansoft Maxwell电场计算软件 • 有限元方法 • 具体参数选择、材料同实验一致： 漂移区/雪崩区：2.55mm，120m 雪崩极丝网：22 m/50*50m2；PCB读出：10m • 边界条件：相切 • 3D电力线图 Eamp/Edrift=187 Junjun Guo 4 April 21-22，IHEP

  5. Micromegas 3D 模拟 气体参数模拟：Magboltz Ramsauer effect 电子运动速度随电场的变化 Ramsauer effect：Micromegas 成为TPC的选择，保证Z与t的线性。 横向扩散系数决定了空间 分辨率最小值：

  6. Micromegas 3D 模拟 • 原初电离模拟 • 感应信号 5.9keV X射线 在PCB阳极上感应的信号 经过电荷灵敏前放 Pspice模拟 放大器时 间常数不 一样 模拟得到的原初电子数目 （5.9keV X射线，Ar90%+Iso10%） Junjun Guo 6 April 21-22，IHEP

  7. 探测器研制与实验研究 Micromegas 有效面积：45mm*45mm, 雪崩极：500目斜纹丝网 漂移极：350目斜纹丝网 Mesh 与PCB 电子学测试系统示意图 探测器示意图 Junjun Guo 7 April 21-22, IHEP

  8. 探测器研制与实验研究 • 测试系统 增益均匀性 能量分辨率 5.9keV的X射线全能峰位置（多道分析仪的道数）随射线源位置变化，间距为2mm Ar90%Iso10%气体 能量分辨率为27% Junjun Guo 8 April 21-22, IHEP

  9. 模拟与实验的对比 • 原初电子的透过率 漏斗形的电场线 （Emesh/Edrift= 187） 电场线的发散（ Emesh/Edrift = 21） • Ar90%+Iso10%气体比例下电子透过率随电场比Emesh/Edrift的变化。模拟时选用参数与实验探测器的参数和条件一致。 • 结果表明电子透过率只与电场比有关，与雪崩极的电压无关。 • 透过率有明显下落： 电离粒子的复合效应 • 模拟：Maxwell+Garfield Junjun Guo 9 April 21-22, IHEP

  10. 模拟与实验的对比 • 增益 彭宁效应： ARGON 彭宁效应修正 ion = 15.7 eV D-Level Exc= 14.0 eV ISOBUTANE P-Level Exc= 13.0 eV S-Level Exc=11.55 eV ion = 10.7 eV Ar* +Iso→Ar + Iso+ + e- Ar80%Iso/Ar85%Iso/Ar90%Iso/Ar95%Iso 增益随雪崩极电压的变化。 模拟：Magboltz+Garfield 在Ar95%，Ar90%，Ar85%，Ar80%时 参加电离Isobutane作用的激发Ar+离子 百分比分别为26%，33%，35%，50%时模拟结果与实验数据符合的较好。 Junjun Guo 10 April 21-22, IHEP

  11. 总结 • 较系统的模拟研究了三维Micromegas，从模型建立、电场模拟计算，气体参数计算，到原初电离、气体增益、电子透过率和感应电流等性能的模拟研究。 • 研制了用鱼线作为雪崩区间隙支撑结构的Micromegas探测器，并对其性能进行测试研究。 • 在电子透过率、气体增益等性能上，实验测量结果与模拟计算结果符合的较好，研究了彭宁效应的影响。 • 今后准备在Micromegas制作工艺上做进一步改进。 Thank you! Junjun Guo 11 April 21-22, IHEP

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