蔡一鳴-紫外激光在不同氣體電離密度測(cè)量課件

1、紫外激光在不同氣體電離密度測(cè)量匯報(bào)人： 蔡一鳴指導(dǎo)教師： 李玉蘭匯報(bào)單位： 清華大學(xué)時(shí)間：2019.10.17內(nèi)容提要研究背景介紹激光裝置與GEM探測(cè)器激光電離密度測(cè)量結(jié)果影響激光電離密度因素研究結(jié)論內(nèi)容提要研究背景介紹激光裝置與GEM探測(cè)器激光電離密度測(cè)量結(jié)果影響激光電離密度因素研究結(jié)論研究背景微結(jié)構(gòu)氣體探測(cè)器 MPGD MicroMegas(左) GEM(右)TPC時(shí)間投影室探測(cè)器-三維徑跡探測(cè)-動(dòng)量探測(cè)-dE/dx 探測(cè)研究背景TPC實(shí)際工作時(shí)其性能會(huì)受到其他因素影響（畸變）ALICE-TPC 漂移速度不均勻CEPC-TPC 空間電荷引起的徑跡畸變研究背景電子漂移速度理論公式-Lange

2、vin Equation研究背景激光電離機(jī)制ALICE-TPC 激光標(biāo)定裝置研究現(xiàn)狀-激光可以模擬帶電粒子徑跡-通過(guò)比較重建激光徑跡與實(shí)際位置測(cè)量畸變-徑跡可重復(fù)性好; 準(zhǔn)直性好；穩(wěn)定性好；磁場(chǎng)中沒(méi)有偏轉(zhuǎn)激光校正-對(duì)激光作用機(jī)制的研究-與復(fù)雜能級(jí)結(jié)構(gòu)的氣體(甲苯，苯酚等) 雙光子/三光子反應(yīng)-未摻雜的氣體探測(cè)器中 100/cm 的激光電離密度的測(cè)量-STAR TPC與ALICE TPC中激光校正系統(tǒng)的應(yīng)用內(nèi)容提要背景介紹激光裝置與GEM探測(cè)器激光電離密度測(cè)量結(jié)果影響激光電離密度因素研究結(jié)論激光裝置與GEM探測(cè)器-Q-smart 100 (Quantel Corp.)-脈沖激光 (8ns) 26

3、6 nm-脈沖頻率 20Hz-最大單脈沖能量 20mJ-GEM探測(cè)器-前后開(kāi)有石英玻璃窗-三層GEM-讀出pad 16 mm2-12行pad，共128個(gè)-透反鏡衰減激光能量-選取能量更為均勻的激光光束-對(duì)激光進(jìn)行準(zhǔn)直-在出束處對(duì)實(shí)際入射激光能量進(jìn)行測(cè)量測(cè)試氣體組成Ar:CO2P10T2KAr:CO2=90:10Ar:CH4=90:10Ar:iC4H10:CF4=95:3:2氣體組分純度Ar99.999%CO2CH4CF4Isobutane (iC4H10)99.999%99.999%99.999%99.9%激光裝置與GEM探測(cè)器內(nèi)容提要背景介紹激光裝置與GEM探測(cè)器激光電離密度測(cè)量結(jié)果影響激光

4、電離密度因素研究結(jié)論激光電離能力測(cè)量-驗(yàn)證系統(tǒng)工作正常-標(biāo)定GEM增益 （全能峰對(duì)應(yīng)電荷量/鐵源初始電離電子數(shù)目）不同氣體中的增益Fe55能譜測(cè)量結(jié)果逃逸峰全能峰測(cè)量 Fe55能譜測(cè)量激光能譜-篩選完整事例-將所有pad上收集的電荷求和并除以增益得到激光電荷沉積譜-使用Landau分布對(duì)峰部擬合：最可幾值為探測(cè)器中激光直接電離產(chǎn)生的電荷量-激光電離密度: (電荷量-電子數(shù)目)/pad長(zhǎng)度 (cm-1)-激光能量密度: 入射探測(cè)器的單脈沖能量/光斑面積 (uJ/mm2)激光電離能力測(cè)量激光能量密度與激光電離密度曲線-激光能量密度與激光電離密度呈冪函數(shù)關(guān)系-指數(shù) P10(3.04) Ar-CO2(

5、2.51) T2K(2.35)-激光能量密度1 uJ/mm2,1.4 uJ/mm2，激光電離密度100/cm, 400/cm 數(shù)個(gè)MIPs激光電離能力測(cè)量?jī)?nèi)容提要背景介紹激光裝置與GEM探測(cè)器激光電離密度測(cè)量結(jié)果影響激光電離密度因素研究結(jié)論影響激光電離密度因素研究廠家/批次對(duì)激光電離密度的影響-不同廠家的T2K氣體 (各個(gè)組分純度相同)-在感興趣區(qū)域 (激光電離密度 100400) 兩條曲線基本重合；激光能量密度大于 2uJ/mm2 激光電離密度有些微差異-氣體組分純度相同時(shí)，可以排除廠家對(duì)激光電離密度的影響氣流量對(duì)激光電離密度的影響-氣體探測(cè)器工作在流氣模式-實(shí)驗(yàn)排除了氣流量對(duì)激光電離密度的

6、影響 （在本實(shí)驗(yàn)條件下）影響激光電離密度因素研究?jī)?nèi)容提要背景介紹激光裝置與GEM探測(cè)器激光電離密度測(cè)量結(jié)果影響激光電離密度因素研究結(jié)論1. 使用GEM探測(cè)器對(duì)266 nm 脈沖激光在 T2K, P10, Ar:CO2 = 90:10 氣體中激光能量密度和激光電離密度關(guān)系進(jìn)行測(cè)量2. 在本實(shí)驗(yàn)條件下排除氣流量，廠商對(duì)激光電離密度的影響3. 為激光用于氣體探測(cè)器的校正奠定了基礎(chǔ)4. 激光可用于氣體探測(cè)器的能量刻度結(jié)論謝 謝附 錄上位機(jī)程序得到的多次測(cè)量疊加hitmap參數(shù)指標(biāo)電源3.3V增益(mv/fC)2, 4, 20 ,40成型時(shí)間 (ns)20,40,60,80成形電路CR-RC4電荷線性輸入范圍01pCENC2000e （輸入電容50pF）串?dāng)_1%前放電路實(shí)物圖前放參數(shù)激光標(biāo)定系統(tǒng)的研制DAQ實(shí)物圖DAQ參數(shù)參數(shù)指標(biāo)采樣頻率40Mhz量化位數(shù)12b