基于微通道板的位置灵敏探测器 研制与测试 报告人：刘通 中科院近代物理研究所 束流诊断室 2018年10月16日.

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1 基于微通道板的位置灵敏探测器 研制与测试 报告人：刘通 中科院近代物理研究所 束流诊断室 2018年10月16日

2 研究背景 工作原理 探测器测试 Simion模拟 总结与展望

3 课题研究背景 课题研究意义： 位置：放射性次级束分离器 目的：测量束流剖面信息 HIAF布局图 HIAF放射性次级束分离器参数 束流种类
质子到铀 主束能量 质子 < 9.3Gev 238U35+ ~800 MeV/u 主束流强 质子 < 2×1011ppp 238U35+~1×1011ppp 次级束流强 1~1×1011ppp HIAF是近物所正在修建的下一代强流重离子加速器， HIAF布局图

4 研究背景 工作原理 探测器测试 Simion模拟 总结与展望

5 位置灵敏探测器工作原理 工作原理： 电子学获取： 束流穿过探测器前端靶材料 二次电子电场中加速或偏转 前置放大器：FTA 820C
微通道板倍增 延迟线读出 硅信号符合测量 电子学获取： 前置放大器：FTA 820C 甄别器：CF 8000 延迟：DL 8000 TDC：PHILLIPS 7186

6 研究背景 工作原理 探测器测试 Simion模拟 总结与展望

7 性能测试-微通道板&丝框 丝框： 微通道板性能参数 丝框拉丝、割丝 涂胶、烘烤 耐压测试，超3000V 尺寸 Φ50mm 数量 2片
增益（2片） >106 有效直径 >Φ45mm 上升时间 ~700ps MCP测试 丝框： 丝框拉丝、割丝 涂胶、烘烤 耐压测试，超3000V 丝框打火测试

8 性能测试-延迟线测试 延迟线： 条间距2mm 延迟单元2ns X和Y方向各22条 延迟线实物图 延迟线pcb图 输出信号 输入信号 输出信号
参考文献：Two-dimensional GEM imaging detector with delay-line 输入信号 输出信号

9 偏转场笼 项目 参数 放射源 Am-241 α源 碳膜 厚30μg/cm³；尺寸Φ50mm 微通道板
PEEK场笼 低真空（1.33×10-11mbar） 场笼 碳膜 参考文献： A compact Ultra-High Vacuum (UHV) compatible instrument for time of flight-energy measurements of slow heavy reaction products

10 偏转场笼-光阑及符合测量 光阑示意图 束斑大小 Φ1.73mm 符合测量示意图 硅有效面积Φ5mm X方向 Y方向 FWHM=5.76mm

11 45°场笼 α源 准直 Mylar膜 硅 项目 参数 放射源 Am-241 α源 Mylar膜 厚2μm；尺寸Φ50mm 微通道板
PEEK场笼 低真空（1.33×10-11mbar） 参考文献：The large-area micro-channel plate entrance detector of the heavy-ion magnetic spectrometer PRISMA 参考文献：DIAGNOSTICS FOR DESIREE 45°场笼 MCP及延迟线

12 45°场笼-光阑及电场 HV1 V X mm Y mm -2000 4.96 5.85 -3000 3.83 4.58 -4000 3.59
4.26 -5000 3.10 4.19 -6000 2.79 3.90 FWHM=2.79mm Y方向 FWHM=3.90mm

13 45°场笼-改进延迟线测试 延迟线： 条间距1mm 延迟单元1ns X和Y方向各49条 HV1 V X mm Y mm -2000 4.00
延迟线实物图 延迟线pcb图 HV1 V X mm Y mm -2000 4.00 4.36 -3000 3.17 3.73 -4000 2.73 3.37 -5000 2.76 3.07 -6000 2.44 2.83 X方向 Y方向 FWHM=2.44mm FWHM=2.83mm

14 二维图像对比 偏转场笼 FWHM_X = 5.76mm FWHM_Y = 5.61mm 45°场笼 FWHM_X = 2.79mm

15 研究背景 工作原理 探测器测试 Simion模拟 总结与展望

16 Simion模拟 模拟条件 膜高压：-5000V 磁场：120Gs 束斑：Φ2mm 图解 绿色：电势线 蓝色：电子 红点：电子终结点 B

17 研究背景 工作原理 探测器测试 Simion模拟 总结与展望

18 总结 完成了探测器偏转场笼与45°场笼的研制； 完成了α源离线位置分辨测试； 改进了延迟线读出方式。
Simion模拟，确定增加磁场的可能性。

19 展望 改进准直方案，给出更准确的位置分辨； 采用波形采样，优化数采； 添加磁场，提高位置分辨； 束线测试。

20 谢谢! 请各位老师批评指正！