《近物所核探测器研制进展》李占奎.ppt

2010-8-15 第十五届全国核电子学与核探测技术年会 近物所核探测器研制进展 李占奎 李松林 段利敏 中国科学院近代物理研究所 传感器室 一、引言 核辐射探测器是探究核物理领域的探针和工具。核科学研究向更大规模多参数的、全立体角的，以及极端条件下的弱信号和稀有事件等方向发展，这需要研发新一代的先进探测器（高位置分辨、低噪声、高通量等）。 国际上： LEP实验的ALEPH, DELPHI, BNL的STAR, LHC的ALICE GSI的PANDA, CBM,R3B … 国内： 高能所：BESIII 近物所：ETF，HPLUS … 近物所加速器 近物所CSR外靶终端 二、气体组工作（段利敏） 设备： 40m2洁净室，自动步丝机，2维测量平台，多组份配气系统，真空靶室，前端电子学和数据获取系统 研制的气体探测器种类 三、晶体组工作（李松林） 实验室： CsI(Tl)晶体生长厂房、晶体加工抛光实验室、晶体提纯实验室；HgI晶体试生长 CSR外靶终端晶体墙 CSR外靶终端晶体墙的工作。 16个环，1024根掺铊的碘化铯晶体，从2009年8月3日开始加工、抛光和测试，现已完成（整个球的1/6）。 CsI(Tl)晶体单元测试方案 CsI(Tl)单元测试：晶体合格率达94% 新晶体的研究 不同铊掺杂比的碘化铯晶体 ： 光电倍增管测量的结果 误差棒表示能量分辨 低本底CsI晶体：地下实验室暗物质测量，送清华大学测量，结果期待中。 HgI晶体和氯化镧、溴化镧晶体试生长 四、固体探测器组工作（李占奎） 实验室： 微电子工艺实验室； Si(Li)漂移探测器实验室； 金硅面垒探测器实验室；实验靶制备及镀膜实验室。 工艺实验室布局 工艺实验室主要设备 厚耗尽层Si探测器的研制 耗尽层厚度受Si材料电阻率ρ和工作电压的限制，一般不超过1~1.5毫米。 Si(Li)探测器：Li离子漂移到P型Si 片内部并处于替代位置而进行补偿，形成准本征硅材料（I）区，其电阻率可达100KΩ?cm以上。这样在较低的偏压下，可得到厚的耗尽层。 我所：灵敏层厚度为3.5 ～5 mm,工作偏压200 ～ 300V（卫星项目） 利用“叠层”结构获得厚耗尽层：将若干个用平面工艺+离子注入形成的探测器叠加起来，耗尽层随之增大。 硅微条探测器研制 与北大合作，已联合研制了下列三种硅条探测器（北大生产线上） 在近物所微电子工艺实验室生产线上还在研制阶段 RETGEM探测器的性能测试结果 单层RETGEM的能量分辨(FWHM=28%) 单层RETGEM的能量分辨与打火率 双层RETGEM的能量分辨(FWHM=25%)。 双层RETGEM的能量分辨与打火率 能量分辨~30%；增益~103 快速测试 实验终端 包装方案：Teflon+Al-mylar ESR 耦合方式：空气耦合 硅油 PMT: R7724 APD 光输出端 要求：能量分辨应小于10% (Er10%) 非均匀性测试低于7% (U≦7%) 均匀性 能量分辨 能量分辨 APD测量应好于9% 均匀性 APD测量应好于7% 金硅面垒 锂漂移硅探测器 离子注入型硅条探测器 P-I-N型 P-N结型 100 23m2 10,000 120m2 100,000 80m2 Periphery 180m2 Air conditioner Power Power Compressed Air Vacuum Water cooling system Eaton Anneal Oxidation Coating Test Bench UV-Litho Shoes Gases Purging Clothes Si(Li)：207Bi内转换电子谱 4mm叠层：207Bi内转换电子谱 单面Si 条两维位置灵敏探测器 单面Si 条探测器 双面Si 条两维位置灵敏探测器 * * * * * * * * * * * * * * * * * 主要内容 Click to add Title 1 引言 1 Click to add Title 2 气体探测器组工作 2 Click to add Title 1