| 题名 | 博士论文-BESIII飞行时间探测器与多气隙阻性板室的研究 |
| 作者 | 吴金杰 |
| 学位类别 | 博士 |
| 答辩日期 | 2008 |
| 授予单位 | 中国科学院研究生院 |
| 授予地点 | 北京 |
| 导师 | 姜春华 ; 衡月昆 |
| 关键词 | BESIII飞行时间探测器 研制 多气隙阻性板室 电木 大面积 |
| 学位专业 | 粒子物理与原子核物理 |
| 中文摘要 | 飞行时间探测器(TOF)是BESIII一个重要的子探测器，它的主要功能是实现粒子鉴别。采用塑料闪烁体配合光电倍增管读出，是构成TOF最常用的技术，而一种新发展的气体探测器多气隙阻性板室(MRPC)因为其较高的性能价格比正在被几个大型谱仪的飞行时间探测系统所采用。本文的主要工作正是围绕基于闪烁体技术的BESIII飞行时间探测器的研制与多气隙阻性板室的研究展开的。本文先参考国际上采用塑料闪烁体作为飞行时间探测器的成功经验，并通过对探测器详细的模拟分析，以及TOF模型的束流实验获得的不同类型不同厚度塑料闪烁体在各种包装材料下的性能比较，最终确定了桶部TOF采用双层塑料闪烁体探测器方案，每个闪烁体探测器单元由纯铝薄膜包装闪烁体BC408直接耦合光电倍增管R5924组成。; 随后，采用波形分析方法对BESIII TOF闪烁体计数器模型宇宙线信号进行了分析，得到了探测器的基本性能，包括探测器的噪声、基线、幅度、电荷、上升时间；同时研究了信号前沿甄别阈值选择对时间分辨的影响以及TOT(Time Over Threshold)技术测量电荷的精度，结果表明信号前沿甄别阈选择在信号典型幅度的10%~20%之间，能有较好的时间分辨，而TOT测量电荷的精度能达到4%-7%。; TOF电子学是探测器信号读出与获取的重要部分，本文对TOF电子学前置放大器与前端电子学的性能进行了测试，结果表明TOF电子学的时间测量精度好于25ps，而电荷测量量程达13bit，精度好于0.5％，在使用校准(刻度)电路修正后，电荷测量的非线性小于0.6%，符合探测器对电子学的要求。; 对TOF单元、电子学、触发、DAQ组成的小系统进行联调和宇宙线测试，获得两层TOF单元在中间位置的本征时间分辨分别为84ps和94ps。; 最后，176个TOF单元在经过严格的质量控制与组装工艺后，安装到北京谱仪，经过宇宙线联调测试后，完成了BESIII TOF 的升级改造。; 近年来发展的多气隙阻性板室作为飞行时间探测器一种新的技术，有着较好的时间性能，国际上MRPC主要采用玻璃作为阻性板材料，本文利用一种新开发的酚醛树脂阻性板材料制作MRPC模型，并采用宇宙线实验测试其性能，结果显示MRPC模型在高压为14kV时，噪声计数0.5Hz/cm2；暗电流1nA；探测效率在92%；时间分辨在250ps~450ps之间。; 另一方面，考虑到节省读出电子学成本以及减少探测器死区，本文研究了大面积长读出条的MRPC，先根据电木型MRPC的研究经验，设计制作了一个大面积MRPC模型，其中探测器阻性板采用洛阳玻璃厂生产的平板玻璃，另外，搭建了基于宇宙线的测试系统对探测器模型进行了研究，实验结果显示探测器在高压为14kV时，噪声计数0.54Hz/cm2，探测效率96%，时间分辨为169ps。本文从MRPC探测器设计、模型制作以及宇宙线测试，摸索了一套完整的制作工艺与测试技术，为多气隙阻性板室的推广应用提供了技术储备。 |
| 语种 | 中文 |
| 学科主题 | 粒子物理与原子核物理 |
| 公开日期 | 2016-02-25 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://ir.ihep.ac.cn/handle/311005/209629]  |
| 专题 | 实验物理中心_学位论文和出站报告 |
| 作者单位 | 中国科学院高能物理研究所 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 吴金杰. 博士论文-BESIII飞行时间探测器与多气隙阻性板室的研究[D]. 北京. 中国科学院研究生院. 2008. |
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