《高能高密度前沿新型窄氣隙PRC氣體探測器研究》是依託中國科學技術大學，由韓良擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：高能高密度前沿新型窄氣隙PRC氣體探測器研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：韓良
- 依託單位：中國科學技術大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
Level-1一級觸發必須具備在極短時間內，從大量本底事例中篩選稀有物理信號的能力，這是TeV實驗研究得以開展的關鍵。現有氣體探測器無法滿足高能高密度前沿大本底極端環境下工作的技術要求。我們提出利用阻性板RPC探測器優良的時間特性，研製大面積(~2m×1m)、窄氣隙(~1mm)、低阻材料(~1E9 Om?cm)新型TGRPC探測器，實現具有極高事例率(>10kHz/cm2)、高精度位置分辨(<<1mm)與時間分辨(<1ns)的徑跡觸發系統。擬開展新型阻性材料、探測器結構、高靈敏讀出電子學研究。在以上三方面成果基礎上，集成創新，研製具備飛行時間(TOF)+徑跡測量(Tracker)+線上觸發(Trigger)特性於一身的窄氣隙TGPRC探測器，為未來高能高密度前沿、以及要求高計數率高解析度的其他實驗學科提供強有力的新型實驗設備。同時，課題將為制定TGRPC技術標準與大規模生產提供基礎。
結題摘要
本課題針對高能高密度核與粒子物理實驗前沿，開展基於阻性板氣體探測器RPC(Resistice Plate Chamber)技術，能夠在強輻照大本底環境下，具有高時間分辨的大面積徑跡觸發系統研究。 取得的主要物理成果：1、研製大面積窄氣隙(1.15cm)、精密長讀出條(1.27mm)RPC。讀出條兩端採用高分辨快速TDC和電荷積分ADC電子學。在CERN束流測試結果證明單氣隙TGRPC能夠實現<600ps的時間分辨，利用信號時間信息能夠實現主要方向<0.3mm、次級方向<1cm線上位置測量精度。物理結論支持了採用RPC技術作為高速高精度線上徑跡觸發系統的構想，為ATLAS Muon Phase1 BIS7和Phase2 BI RPC線上觸發系統升級提供了依據；2、開展傳統電木板材料與結構改進研究，嘗試在材料酚醛樹脂中摻雜鹼金屬離子、以及在電木板結構上採用碳膜夾層carbon-embedded方法以降低Bakelite的有效電阻。鹼金屬摻雜需要保持環境濕度，並且在電荷積累模擬老化實驗中出現電阻率不穩定情況。而以碳膜夾層結構試製的RPC探測器，在CERN GIF強輻照測試中，表現出良好的高本底環境工作效率。這兩項RPC材料與結構改進研究，為未來極高本底環境下設計RPC觸發系統提供了有益的嘗試；3、與羅馬二大合作，開展降低窄氣隙RPC工作高壓研究，研發基於BJT(Bi-polar Junction Transistor) Si技術的極靈敏前端放大-成形-甄別ASD讀出電子學。完成測試晶片與探測器聯調，並在CERN 180GeV muon束流線暨GIF++強源下進行測試。探測器工作電壓可由採用傳統讀出的7000V降低到5600V，初步證明BJT Amplifier讀出電子學設計的有效性。 相關研究成果發表在NIM A714 (2013) 115和JINST 9 (2014) C11013上。同時，窄氣隙RPC探測器課題與ATLAS Muon譜儀觸發系統升級密切結合。2015年，科大作為成員單位參加ATLAS Phase 1 BIS7 RPC升級；2016年，推動“科技部重點研發計畫”立項，參加ATLAS Phase 2 BI RPC升級預研。
