二维多丝室探测器读出方法的优化

温志文; 祁辉荣; 王艳凤; 孙志嘉; 张余炼; 王海云; 张建; 欧阳群; 陈元柏; 李玉红

doi:10.7498/aps.66.072901

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中国散裂中子源将建设一台基于3He气体的二维多丝室，作为多功能反射谱仪束线的中子探测器.基于已有的研究，为优化选择二维多丝室探测器的丝结构，本文研究了三种不同的丝结构，并采用重心读出方法和数字读出方法进行了探测器的性能测量，得到了满足多功能反射谱仪探测器需求的读出方法.实验结果表明：对同种丝结构的二维多丝室探测器，重心读出方法的位置分辨和成像性能都好于数字读出方法；基于重心法读出的多丝室探测器位置分辨率可以达到约160 m，基于数字读出方法的多丝室探测器位置分辨率可以达到约400 m.优化设计的丝结构为：基于重心读出法的阳极丝间距1.5 mm、读出通道间距4 mm，基于数字读出法的阳极丝间距1.5 mm、读出通道间距2 mm.优化设计的丝结构均能满足谱仪的位置分辨要求.

关键词:

作者及机构信息

1.
兰州大学核科学与技术学院, 兰州 730000;

2.
核探测与核电子学国家重点实验室, 北京 100049;

3.
中国科学院高能物理研究所, 北京 100049;

4.
中国科学院大学, 北京 100049

通信作者: 祁辉荣, qihr@ihep.ac.cn

基金项目: 国家自然科学基金（批准号：11675197，11275224）和国家自然科学基金青年基金（批准号：11305187）资助的课题.

参考文献

[1]	Orban J, Cser L, Rosta L, Trk Gy, Nagy A 2011 NIMA 632 124
[2]	Li X L, Zhang Y L, Qian H, Xu Z Z, Wang X L 2008 Chin. Phys. C 36 519
[3]	Radeka V, Boie R A 1980 NuclearInstruments and Methods 178 543
[4]	Fonte P 1994 NIMA 348 338
[5]	Sitar B, Stubbs R J, Breare J M 1976 Nuclear Instruments and Methods 134 267
[6]	Tian L C, Sun Z J, Qi H R, Tang B, L X Y, Chen Y B, Ouyang Q 2013 Nucl. Phys. Rev. 30 42
[7]	Wang X H 2009 Ph. D. Dissertation (Beijing:University of Chinese Academy of Sciences) (in Chinese)[王小胡2009博士学位论文(北京:中国科学院大学)]

施引文献

[1]	Orban J, Cser L, Rosta L, Trk Gy, Nagy A 2011 NIMA 632 124
[2]	Li X L, Zhang Y L, Qian H, Xu Z Z, Wang X L 2008 Chin. Phys. C 36 519
[3]	Radeka V, Boie R A 1980 NuclearInstruments and Methods 178 543
[4]	Fonte P 1994 NIMA 348 338
[5]	Sitar B, Stubbs R J, Breare J M 1976 Nuclear Instruments and Methods 134 267
[6]	Tian L C, Sun Z J, Qi H R, Tang B, L X Y, Chen Y B, Ouyang Q 2013 Nucl. Phys. Rev. 30 42
[7]	Wang X H 2009 Ph. D. Dissertation (Beijing:University of Chinese Academy of Sciences) (in Chinese)[王小胡2009博士学位论文(北京:中国科学院大学)]

[1]	董静, 吕新宇, 刘贲, 刘荣光, 马骁妍, 王岚, 陈元柏, 欧阳群, 谢一冈. 基于读出条读出的二维位置灵敏气体电子倍增器的研制. 物理学报, 2010, 59(9): 6029-6035. doi: 10.7498/aps.59.6029
[2]	温志文, 祁辉荣, 张余炼, 王海云, 刘凌, 王艳凤, 张建, 李玉红, 孙志嘉. 用于中国散裂中子源多功能反射谱仪的高气压多丝正比室探测器的研制. 物理学报, 2018, 67(7): 072901. doi: 10.7498/aps.67.20172618
[3]	鞠旭东, 董明义, 周传兴, 董静, 赵豫斌, 章红宇, 祁辉荣, 欧阳群. 基于阻性阳极读出方法的气体电子倍增器二维成像性能. 物理学报, 2017, 66(7): 072902. doi: 10.7498/aps.66.072902
[4]	温志文, 祁辉荣, 代洪亮, 张余炼, 魏堃, 张建, 欧阳群, 邵剑雄. 一维丝室气体探测器衍射像差的修正方法研究. 物理学报, 2015, 64(8): 082901. doi: 10.7498/aps.64.082901
[5]	谢国锋, 王德武, 应纯同. 改进的DLA方法模拟薄膜二维生长. 物理学报, 2005, 54(5): 2212-2219. doi: 10.7498/aps.54.2212
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[7]	陈若航, 孔令江, 何云, 刘慕仁, 李华兵. 二维空腔黏性流的格子Boltzmann方法模拟. 物理学报, 2000, 49(4): 631-635. doi: 10.7498/aps.49.631
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[9]	刘爱琢, 裴奉奎. 自旋置换对称体系多脉冲及二维核磁共振实验的密度算符描述(Ⅱ)——多量子积算符方法. 物理学报, 1990, 39(8): 154-161. doi: 10.7498/aps.39.154
[10]	熊志铭, 张青川, 伍小平, 郭哲颖, 董凤良, 缪正宇, 陈大鹏, 李超波. 光学读出微梁阵列红外成像及性能分析. 物理学报, 2007, 56(5): 2529-2536. doi: 10.7498/aps.56.2529
[11]	王圣智, 温亚飞, 张常睿, 王登新, 徐忠孝, 李淑静, 王海. 读出效率对光与原子纠缠产生的影响. 物理学报, 2019, 68(2): 020301. doi: 10.7498/aps.68.20181314
[12]	唐英干, 邸秋艳, 赵立兴, 关新平, 刘福才. 基于二维最小Tsallis交叉熵的图像阈值分割方法. 物理学报, 2009, 58(1): 9-15. doi: 10.7498/aps.58.9
[13]	刘广东, 张业荣. 二维有耗色散介质的时域逆散射方法. 物理学报, 2010, 59(10): 6969-6979. doi: 10.7498/aps.59.6969
[14]	高英俊, 罗志荣, 黄创高, 卢强华, 林葵. 晶体相场方法研究二维六角相向正方相结构转变. 物理学报, 2013, 62(5): 050507. doi: 10.7498/aps.62.050507
[15]	强洪夫, 石超, 陈福振, 韩亚伟. 基于大密度差多相流SPH方法的二维液滴碰撞数值模拟. 物理学报, 2013, 62(21): 214701. doi: 10.7498/aps.62.214701
[16]	刘进, 邹莹, 司福祺, 周海金, 窦科, 王煜, 刘文清. 基于差分吸收光谱技术的大气痕量气体二维观测方法. 物理学报, 2015, 64(16): 164209. doi: 10.7498/aps.64.164209
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[18]	朱胜利, 甘露. 一种基于非完整二维相空间分量置换的混沌检测方法. 物理学报, 2016, 65(7): 070502. doi: 10.7498/aps.65.070502
[19]	张海超, 郑丹晨, 边茂松, 韩敏. 一种基于二维光滑粒子法的流体仿真方法. 物理学报, 2016, 65(24): 244701. doi: 10.7498/aps.65.244701
[20]	许宏, 孟蕾, 李杨, 杨天中, 鲍丽宏, 刘国东, 赵林, 刘天生, 邢杰, 高鸿钧, 周兴江, 黄元. 新型机械解理方法在二维材料研究中的应用. 物理学报, 2018, 67(21): 218201. doi: 10.7498/aps.67.20181636

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二维多丝室探测器读出方法的优化

1. 兰州大学核科学与技术学院, 兰州 730000;

2. 核探测与核电子学国家重点实验室, 北京 100049;

3. 中国科学院高能物理研究所, 北京 100049;

4. 中国科学院大学, 北京 100049

通信作者: 祁辉荣, qihr@ihep.ac.cn

基金项目:

国家自然科学基金（批准号：11675197，11275224）和国家自然科学基金青年基金（批准号：11305187）资助的课题.

收稿日期: 2016-10-11

修回日期: 2016-12-04

刊出日期: 2017-04-05

摘要: 中国散裂中子源将建设一台基于3He气体的二维多丝室，作为多功能反射谱仪束线的中子探测器.基于已有的研究，为优化选择二维多丝室探测器的丝结构，本文研究了三种不同的丝结构，并采用重心读出方法和数字读出方法进行了探测器的性能测量，得到了满足多功能反射谱仪探测器需求的读出方法.实验结果表明：对同种丝结构的二维多丝室探测器，重心读出方法的位置分辨和成像性能都好于数字读出方法；基于重心法读出的多丝室探测器位置分辨率可以达到约160 m，基于数字读出方法的多丝室探测器位置分辨率可以达到约400 m.优化设计的丝结构为：基于重心读出法的阳极丝间距1.5 mm、读出通道间距4 mm，基于数字读出法的阳极丝间距1.5 mm、读出通道间距2 mm.优化设计的丝结构均能满足谱仪的位置分辨要求.

关键词:

Readout method for two-dimensional multi-wire proportional chamber

1.
School of Nuclear Science and Technology, University of Lanzhou, Lanzhou 730000, China;

2.
State Key Laboratory of Particle Detection and Electronics, Beijing 100049, China;

3.
Institute of High Energy Physics, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China;

4.
University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China

Fund Project:

Project supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant Nos. 11675197, 11275224, 11305187).

Received Date: 11 October 2016

Accepted Date: 04 December 2016

Published Online: 05 April 2017

Abstract: A two-dimensional multi-wire proportional chamber detector based on 3He gas is developed for meeting the multifunctional reflection spectrum detection requirements of China Spallation Neutron Source (CSNS). Based on the previous researches in our laboratory, three different wire structures are studied for optimizing the wire readout structure of the two-dimensional multi-wire proportional chamber detector, and the performances of the detectors are measured by two readout methods:the center of gravity readout method and the digital readout method in this paper. The selected method could satisfy the requirement of multifunctional reflection spectrum instrument. Finally, the results indicate that the position resolution and the imaging capability obtained by using the center of gravity readout method should be better than by using the digital readout method. The position resolution could reach to about 160 m by using the center of gravity readout method. While the position resolution of the detector could be obtained to be about 400 m by using the digital readout method. Re-designed and compared with each other are the three different wire structures:1.5 mm of the anode wire pitch and 4 mm of the readout strip pitch with the center of gravity readout method, 1.5 mm of the anode wire pitch and 2 mm of the readout strip pitch with the digital readout method. Both of the optimized designs of the wire structure could meet the requirement of the position resolution for the reflection spectrum device.

Keywords:

two-dimension multi-wire proportional chamber /
center of gravity readout method /
digital readout method /
position resolution

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