基于厚型GEM的多波段密闭多阳极气体光电倍增方法的研究

As a new generation gas detector, Thick Gas Electron Multiplier (THGEM) has the potential to work as gaseous photomuliplier. The thinner-THGEM with the single layer gas gain of 10^3-4 and the energy resolution of 15.9% has been built. Based on this, the methods to realize sealed multi-anode gaseous photomuliplier are proposed. In the project, the following topics will be studied: the outgasing rate of different material of THGEM;the photocathod types and film-coating methods to detect violet, ultra-violet and X ray; the multi-anode design to achieve 200 um spatial resolution. The result of this project can be directly used for atmospheric Cherenkov detection and other imaging topics.

随着位置灵敏平面气体探测器的发展，基于气体探测器的光电倍增方式成为可能。在已取得自制成功的厚气体电子倍增探测器（THGEM）的基础上，我们提出密闭多阳极气体光电倍增方案。所使用的THGEM单层增益可达10^3-4，能量分辨达到15.9%。本项目将研究不同材料THGEM的出气率及密闭工艺；采用不同光阴极，使其对X射线、近紫区及紫外区光谱范围灵敏；采用多阳极设计实现200um的空间分辨。本项目的研究成果可直接运用于大气切伦科夫光探测、空间高能天体望远镜及其他方面的成像等。

在天体辐射X射线以及大气切仑科夫光探测等科学研究中，都需要使用到大面积的光电探测。由于THGEM厚型气体电子倍增器具有高增益、快时间响应（ns级）、高计数率、多路读出方便、可大面积制作、结构简单便于光阴极设计等特点，我们提出了基于THGEM的气体光电倍增管的研究。. 我们首先进行了THGEM膜的制作工艺研究。目前我们已经开发出了阻性黑化工艺，整板微蚀工艺，电化学工艺以及覆膜腐蚀工艺等不同工艺来实现不同RIM大小的THGEM制作，并申请了3项发明专利，成功实现了30cmX30cm大面积的THGEM膜制作。同时我们对阳离子回流进行了系统研究，研究结果发现使用层叠结构的THGEM并进行配置工作电压的优化，能够有效的抑制阳离子回流效应，目前已经实现能够将阳离子回流压制到1～2%的水平。此外我们采用150微米的小孔径THGEM，对其空间分辨进行了研究。研究结果发现采用数字读出时，空间分辨能够达到170微米，而采用电荷读出时，在一维狭缝上能够达到约50微米的空间分辨。在此基础上，我们利用GASTONE电子学读出芯片，自主开发了512路读出电子学，完成了THGEM在X光下的成像研究。我们设计了密闭探测器，并对THGEM在密闭探测器中的性能进行了测试研究，研究发现探测器增益与密闭腔室中的气压成反比，并且能够在一个月长期密闭环境中稳定工作。基于此密闭探测器，我们使用钾铯双碱光阴极，研究了光阴极的蒸镀工艺。本项目的研究成果可直接运用于大气切伦科夫光探测、空间高能天体望远镜及其他方面的成像等。