3-3气体探测器发展.ppt

* 大面积气体室 随着高能粒子物理实验的发展，粒子的能动量越来越大，对带电粒子动量测量的分辨率要求也越来越高。除了提高磁场强度外，需要粒子的测量长度也越长，探测器的体积越来越庞大。外层的?探测器面积达到104m2，这就需要建造既廉价又可靠的大面积探测器。 * 蜂巢室 HSC HSC (Honeycomb Strip Chamber ) 一、结构 室体由聚碳酸酯箔组成。在箔上蚀刻得到铜条，两张折叠的条带状箔可形成六角形的“蜂巢”状单元。这些单元叠在一起就形成坚挺的蜂巢室。 单元中央有一根阳极丝，与阴极条垂直。 二、性能 较高的空间定位精度 沿丝方向65?m（3根阴极条感应信号） 垂直丝方向150-200 ?m（漂移时间） 造价比漂移室便宜 * 时间投影室 TPC TPC (Time Projection Chamber) 一、结构和工作原理 E和B方向平行且与阳极丝垂直 Lorentz力为0； 电离的径迹会因电子漂移中的横向扩散而变宽，不过很强的磁场会减小这种影响。 栅丝、阳极丝、场丝 栅丝的作用是使漂移场的电力线形成一个漏斗形，将电离电子聚集到灵敏丝上 阳极丝测dE/dX 部分阳极丝（空间丝）下面有由感应片组成的阴极感应条。 * 空间丝上带电粒子的径迹坐标就由丝上雪崩在感应片上感应信号的重心所决定。（100?m） 漂移时间给出z向的位置。 （300?m） 两者结合，给出带电粒子的三维坐标。 * 二、PEP-4的高压TPC 圆柱半径1m，长2m。 圆柱中央有一加负高压 （-150kV）的电极将圆柱分为左右对称的两半。 圆柱的两端面是栅丝平面、阳极丝平面（包括灵敏丝和场丝）和阴极感应平面。 磁场B=1.5T，与电场平行，测动量，减小漂移电子的横向扩散。 每个端面分6个扇区，每个扇区有183根灵敏丝，彼此平行且与半径方向垂直，丝距4mm。其中15根丝彼此距离相等，下面有7.5x7.5mm的感应片。 灵敏丝直径为20?m，栅丝和场丝76 ?m * Ar（80%）+ CH4（20%）。 PEP-4的TPC侧重于粒子鉴别，故充以高气压（8.5个大气压），有利于dE/dX的测量。 dE/dX 的能量分辨 3% 空间分辨 其中，L 为漂移距离，LM=1m 为最大漂移距离； ? 为带电粒子径迹与灵敏丝平面垂直方向的夹角；? 为电子的俘获率； ?A 为电子学等效应引起的本征空间分辨率； ?B、 ?C 分别为L、 ?函数项的系数 当L=0， ?=0 时，?xy=160?m 最小值 Z向空间分辨为 ?z =340?m * 1个大气压 Ar（80%）+ CH4（20%）。 圆柱长2.66m。 圆柱中央有一加负高压 （-20kV）的电极将圆柱分为左右对称的两半。 与电场平行磁场B=1.2T 每个端面分6个扇区，每个扇区有192根灵敏丝， 阴极板有16圈感应片，每圈相距4.5cm。每片面积为52.5mm2 ，每圈的片数从16到144片不等，但为16的倍数。宽度不同 三、DELPHI的常压TPC * L=4.2m, D=4m 内外扇区阴极片尺寸不一样 四、STAR上的TPC * 60 cm 190 cm Outer sector 6.2 × 19.5 mm pads 3940 pads Inner sector 2.85 × 11.5 mm pads 1750 pads 24 sectors (12 on a side) Large pads good dE/dx resolution in the Outer sector Small pads for good two track resolution in the inner sector 70 Millions readout Channels Outer and Inner Sectors of the Pad Plane * 4mm anode gated grid ?V=150V 0 V 增加“门”丝以减小高计数率下的空间电荷效应，加快正离子收集 由与在TPC中心发生对撞时间有关的外加脉冲触发 * 用于重离子固定靶实验。 规模较小；由于重离子碰撞中产生的很高的粒子径迹密度，因此侧重点在双径迹分辨及次级顶点的重建。 密布的短丝（NA36，BNL810，无感应条读出） 将阴极感应条平面分成大量的感应片（NA35，HISS，无信号丝读出） e+e-对撞机的实验中的TPC有好的动量分辨及粒子鉴别，双径迹分辨较差； 重离子实验中的TPC有好的双径迹分辨，一般也有好的动量分辨，但粒子鉴别能力较差 五、