基于GEM探测器的阻性阳极二维插值读出方法研究

基本信息
批准号:11375219
项目类别:面上项目
资助金额:86.00
负责人:董明义
学科分类:
依托单位:中国科学院高能物理研究所
批准年份:2013
结题年份:2017
起止时间:2014-01-01 - 2017-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:张家文,张建,董静,李捷,修青磊,范胜男
关键词:
GEM探测器位置重建微结构气体探测器阻性阳极二维插值读出
结项摘要

For the traditional strip readout of micro-pattern gaseous detector, a large number electronic readout channels are required to improve the position resolution, which leads to an enormous increase in the cost of detector construction. So the two-dimensional interpolating readout method with resistive anode based on gas electron multiplier (GEM) and its corresponding two dimensional position reconstruction method will be studied in this project for the demand of two dimensional position sensitive detectors to Beijing synchrotron radiation facility (BSRF). We will develop a resistive anode readout structure with large area pad, whose dimension is as large as square cm. Measure and analyze the distribution and diffusion of the electron bunch in the resistive readout pads, in different conditions of working gas, electric field. Study the relationship between the position resolution and count rate capability of the detector and the parameters of the resistive readout structure. Optimize the design of the resistive structure to improve the performance of the detector. Finally develop a GEM prototype with the two-dimensional interpolating resistive readout structure, which should be used for the synchrotron radiation measurement in the energy range of 10keV. The realization of this two dimensional interpolating readout method with resistive anode for GEM detector will not only meet the BSRF application demanding high count rate capability (>100kHz) and high position resolution (<200μm), but also reduce the number of readout electronics efficiently, and save the cost of the detector construction. In addition, the resistive anode readout structure can relieve the discharge of GEM detector, and make the detector robust and stable working at the high count rate, which will promote the application of the two dimensional position sensitive GEM detector in BSRF.

鉴于北京同步辐射装置对二维位置灵敏探测器的实际需求,本项目针对微结构气体探测器传统的读出条读出方法,提高位置分辨需要匹配大量读出电子学通道而造成建造成本剧增的问题,研究基于GEM探测器的阻性阳极插值读出方法及其二维位置重建算法。研制较大面积Pad(cm量级)的阻性阳极读出结构,分析不同工作气体、不同电场下,阻性读出Pad上电子束团扩散、收集过程,研究探测器的位置分辨、计数能力等性能与阻性读出结构参数之间的关系。优化设计阻性结构,提高探测器性能,研制可用于同步辐射10keV能量范围内的阻性阳极插值读出GEM探测器。该读出方法的实现在保证探测器满足同步辐射测量高计数率(>100kHz)和高位置分辨率(<200μm)的条件下,能够有效减少读出电子学通道,降低探测器的研制成本,提高GEM探测器在高计数率下的工作稳定性,推动GEM探测器在同步辐射上的应用。

项目摘要

鉴于北京同步辐射装置对二维位置灵敏探测器的实际需求,本项目针对微结构气体探测器传统的读出条读出方法,提高位置分辨需要匹配大量读出电子学通道而造成建造成本剧增的问题,研究基于GEM探测器的阻性阳极插值读出方法及其二维位置重建算法。开发了一套模拟算法研究分析阻性读出pad上电子束团扩散、收集过程,研究了阻性阳极读出板各参数对探测器性能的影响,完成了阻性读出阵列结构的优化设计及研制。开发了多种二维位置重建算法,尤其是346节点加权重建算法可以实现很好的二维位置重建,最大限度地减小了成像畸变。研制出了灵敏面积为100mm×100mm的阻性阳极读出GEM探测器样机,并利用8 keV X射线对其性能进行了细致的测试研究,测试结果表明,探测器具有很好的位置分辨率(107μm @ 8 mm cell size)、较高的计数能力(130kHz/cm2),并具有良好的二维成像能力。同时,由于采用了cm量级pad的阻性阳极读出阵列结构,该探测器相较二维条读出结构,节省了约一半的读出电子学通道,相较pad读出结构,读出通道数更是实现了数量级规模的节省。阻性阳极读出方法的深入研究,特别是它在GEM探测器上的成功应用,为气体探测器,尤其是二维射线成像探测器的读出方法提供了新的备选方案,其节省电子学的能力将促进微结构气体探测器在X射线成像和中子成像等领域的应用。同时,该研究也对采用类似读出结构的固体探测器等具有重要的借鉴意义。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

玉米叶向值的全基因组关联分析

玉米叶向值的全基因组关联分析

DOI:
发表时间:
2

基于一维TiO2纳米管阵列薄膜的β伏特效应研究

基于一维TiO2纳米管阵列薄膜的β伏特效应研究

DOI:10.7498/aps.67.20171903
发表时间:2018
3

监管的非对称性、盈余管理模式选择与证监会执法效率?

监管的非对称性、盈余管理模式选择与证监会执法效率?

DOI:
发表时间:2016
4

拥堵路网交通流均衡分配模型

拥堵路网交通流均衡分配模型

DOI:10.11918/j.issn.0367-6234.201804030
发表时间:2019
5

宁南山区植被恢复模式对土壤主要酶活性、微生物多样性及土壤养分的影响

宁南山区植被恢复模式对土壤主要酶活性、微生物多样性及土壤养分的影响

DOI:10.7606/j.issn.1000-7601.2022.03.25
发表时间:2022

相似国自然基金

1

GEM探测器FET开关阵列信号读出方法的研究

批准号:10575063
批准年份:2005
负责人:李玉兰
学科分类:A3007
资助金额:30.00
项目类别:面上项目
2

厚GEM与微针探测器的闪烁光读出方法研究

批准号:11305190
批准年份:2013
负责人:王志刚
学科分类:A2804
资助金额:30.00
项目类别:青年科学基金项目
3

采用阻性电极的厚GEM探测器研制

批准号:10979064
批准年份:2009
负责人:段利敏
学科分类:A3203
资助金额:35.00
项目类别:联合基金项目
4

采用大面积GEM读出的TPC探测器研制

批准号:U1432123
批准年份:2014
负责人:段利敏
学科分类:A3203
资助金额:76.00
项目类别:联合基金项目