1、紫外激光在不同气体电离密度测量汇报人：蔡一鸣指导教师：李玉兰汇报单位：清华大学时间：2019.10.17内容提要 研究背景介绍 激光装置与GEM探测器 激光电离密度测量结果 影响激光电离密度因素研究 结论内容提要 研究背景介绍 激光装置与GEM探测器 激光电离密度测量结果 影响激光电离密度因素研究 结论研究背景微结构气体探测器 MPGD MicroMegas(左)GEM(右)TPC时间投影室探测器-三维径迹探测-动量探测-dE/dx 探测研究背景TPC实际工作时其性能会受到其他因素影响（畸变）ALICE-TPC 漂移速度不均匀CEPC-TPC 空间电荷引起的径迹畸变研究背景电子漂移速度理论公式
2、-Langevin Equation研究背景激光电离机制ALICE-TPC 激光标定装置研究现状-激光可以模拟带电粒子径迹-通过比较重建激光径迹与实际位置测量畸变-径迹可重复性好;准直性好；稳定性好；磁场中没有偏转激光校正-对激光作用机制的研究-与复杂能级结构的气体(甲苯，苯酚等)双光子/三光子反应-未掺杂的气体探测器中 100/cm 的激光电离密度的测量-STAR TPC与ALICE TPC中激光校正系统的应用内容提要 背景介绍 激光装置与GEM探测器 激光电离密度测量结果 影响激光电离密度因素研究 结论激光装置与GEM探测器-Q-smart 100(Quantel Corp.)-脉冲激光(
3、8ns)266 nm-脉冲频率 20Hz-最大单脉冲能量 20mJ-GEM探测器-前后开有石英玻璃窗-三层GEM-读出pad 16 mm2-12行pad，共128个-透反镜衰减激光能量-选取能量更为均匀的激光光束-对激光进行准直-在出束处对实际入射激光能量进行测量测试气体组成Ar:CO2P10T2KAr:CO2=90:10Ar:CH4=90:10Ar:iC4H10:CF4=95:3:2气体组分气体组分纯度纯度Ar99.999%CO2CH4CF4Isobutane(iC4H10)99.999%99.999%99.999%99.9%激光装置与GEM探测器内容提要 背景介绍 激光装置与GEM探测器
4、激光电离密度测量结果 影响激光电离密度因素研究 结论激光电离能力测量-验证系统工作正常-标定GEM增益（全能峰对应电荷量/铁源初始电离电子数目）不同气体中的增益Fe55能谱测量结果逃逸峰全能峰测量 Fe55能谱测量激光能谱-筛选完整事例-将所有pad上收集的电荷求和并除以增益得到激光电荷沉积谱-使用Landau分布对峰部拟合：最可几值为探测器中激光直接电离产生的电荷量-激光电离密度:(电荷量-电子数目)/pad长度(cm-1)-激光能量密度:入射探测器的单脉冲能量单脉冲能量/光斑面积(uJ/mm2)激光电离能力测量激光能量密度与激光电离密度曲线-激光能量密度与激光电离密度呈幂函数关系-指数 P
5、10(3.04)Ar-CO2(2.51)T2K(2.35)-激光能量密度1 uJ/mm2,1.4 uJ/mm2，激光电离密度100/cm,400/cm 数个MIPs激光电离能力测量内容提要 背景介绍 激光装置与GEM探测器 激光电离密度测量结果 影响激光电离密度因素研究 结论影响激光电离密度因素研究厂家/批次对激光电离密度的影响-不同厂家的T2K气体(各个组分纯度相同)-在感兴趣区域(激光电离密度 100400)两条曲线基本重合；激光能量密度大于 2uJ/mm2 激光电离密度有些微差异-气体组分纯度相同时，可以排除厂家对激光电离密度的影响气流量对激光电离密度的影响-气体探测器工作在流气模式-实
6、验排除了气流量对激光电离密度的影响（在本实验条件下）影响激光电离密度因素研究内容提要 背景介绍 激光装置与GEM探测器 激光电离密度测量结果 影响激光电离密度因素研究 结论1.使用GEM探测器对266 nm 脉冲激光在 T2K,P10,Ar:CO2=90:10 气体中激光能量密度和激光电离密度关系进行测量2.在本实验条件下排除气流量，厂商对激光电离密度的影响3.为激光用于气体探测器的校正奠定了基础4.激光可用于气体探测器的能量刻度结论谢 谢附 录上位机程序得到的多次测量叠加hitmap参数参数指标指标电源电源3.3V增益增益(mv/fC)2,4,20,40成型时间成型时间(ns)20,40,60,80成形电路成形电路CR-RC4电荷线性输入范围电荷线性输入范围 01pCENC2000e（输入电容50pF）串扰串扰1%前放电路实物图前放参数激光标定系统的研制DAQ实物图DAQ参数参数参数指标指标采样频率采样频率40Mhz量化位数量化位数12bit数据传输率数据传输率560Mbps触发方式触发方式外触发/自触发/混合出发动态范围动态范围-1V1V尺寸尺寸6U标准板每板可处理通道数每板可处理通道数目目64路通信模式通信模式菊花链拓扑结构/网络通信激光标定系统的研制整体系统装配激光标定系统的研制
