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一种高性能双维位置灵敏平行板雪崩探测器王猛郭忠言詹文龙肖国青徐瑚珊毛瑞士胡正国陈志强孙志宇李加兴王武生陈立新李琛白洁张小安张金霞李存藩（中国科学院近代物理研究所兰州730000）摘要本文描述了为兰州放射性离子束流线（RIBLL）研制的一种高性能平行板雪崩计数器（PPAC）。它由中心阳极和X、Y位置阴极构成，阳极—阴极间距3mm。阳极为1.5mm厚Mylar膜，双面镀金。阴极为$25???m镀金钨丝，丝距1mm，位置读出采用电荷分除法。工作气体异丁烷。当工作气压为700Pa，阳极电压为500V时，对3组分??粒子位置分辨0.76mm（FWHM），探测效率约99.1%。关键词平行板雪崩计数器，兰州放射性离子束流线，电荷分除法中图分类号TL811平行板雪崩计数器（PPAC）是一种传统的工作在雪崩区的气体探测器。在核物理研究中，它主要被用作带电粒子的位置和时间探测。PPAC具有许多优越的性能：很好的定时性能，时间分辨可达到几百ps或更好；空间分辨可达0.5mm或更好；允许较高的计数率，能达到103—105/s；具有高的探测效率，对重离子可达到约100%探测效率；探测器的入射窗可以做得很薄，这大大减少窗对入射粒子尤其是重离子的散射效应；探测器工作气压可调（因而厚度可调），适合探测不同类型、不同能量的粒子；可以在强磁场下工作而性能不受影响；具有成本低廉，使用方便等特点。因此，它一直被广泛应用于核物理实验研究中[1-3]。兰州重离子放射性束流线（RIBLL）是开展中能重离子放射性束物理研究的高性能设备[4]。RIBLL由4块二极偏转磁铁D1-4，1台极化磁铁D0，16台四极透镜Qi(i=16)，初级靶室T0，色散焦点C1,2，在RIBLL的C1、T1、C2、T2。PPAC作为束流诊断元件，首先用来跟踪测量RIB在这些位置的剖面，指导调束；另外，PPAC联合实验中的其他探测器，可以提供入射粒子和反应产物的飞行时间、空间分布等信息。简单地讲，该PPAC由一个中心阳极、一个X位置灵敏阴极和一个Y位置灵敏阴极构成，位置读出采用电荷分除法，工作气体是异丁烷（Isobutane）。1结构和工作原理双维位置灵敏PPAC的壳体是一个大小为56mm×189mm×170mm的铝合金盒，盒体与入射窗、出射窗共同组成真空隔离区域，结构如图1所示。入射窗和出射窗分别由6??m厚的单面镀金Mylar膜用合成树脂粘在窗框架上构成，窗的有效面积为100mm×100mm。为提高窗的抗内外正压差的能力（内压高于外压），窗框架上用$0.1mm的不锈钢丝绷成5×5单元的网格支撑窗膜。窗膜在10kPa正压差下测试时没有损坏。盒体和窗框架之间通过橡胶圈密封。窗体拆卸方便，破损时可以很方便地给予修复或更换。探测器信号由盒体上的电子学插座引出。4个Lemo插座，用于4个位置信号x1、x2、y1、y2的引出，x1、x2取自X阴极，y1、y2取自Y阴极；PPAC高压通过SHV插座施加，阳极信号由一个BNC插座引出。焦点和次级反应靶室构成。它们按T1,2D0-T0-Q1Q2D1Q3Q4-C1-Q5Q6D2Q7Q8-T1-Q9Q10D3Q11Q12-C2-Q13Q14D4Q15Q16-T2模式以S形排列。在T0中初级炮弹轰击初级靶，弹核碎裂成各种碎片，RIBLL利用离子光学和反应运动学原理分析选择碎片，形成RIB。在RIBLL运行中，束流诊断是非常重要的，因此在T0、C1、T1、C2、T2安装了各种诊断元件[5]。为了改善RIBLL运行质量，提高实验效率和精度，节省实验时间，我们设计研制了一种高性能的双维位置灵敏气体探测器PPAC，分别安装国家自然科学基金19975059）、国家重点基础研究发展规划项目（G2000077401,G2000077404）资助第一作者：王猛，男，1977年出生，2002年于中国科学院近代物理研究所获博士学位，实验核物理专业收稿日期：2002-01-03，修回日期：2002-04-10246核技术第26卷2测试结果与应用2.1用??源测试结果PPAC在流气方式下工作，在自动稳压系统控制下实现自动动态稳压。稳压系统如图2所示，由电磁阀、控制单元、绝对气压计、气压传感器、抽气针阀、真空泵等构成。工作气体（异丁烷）贮存罐由电磁阀与PPAC气体入口相连，气体的出口经针阀与真空泵相连。绝对气压计（BalzersAPG-010）和气压传感器（BalzersAPR-011）实时地测量PPAC的工作气压，并将测量结果传送给控制单元（BalzersRVG-040），控制单元将测量结果与预先设置的气压值比较，控制电磁阀（BalzersRME-040）开阀的孔径，实现流量动态控制，保证气压稳定。实验证明，这样的稳压系统气压的绝对变化在10Pa以内。图1PPAC结构图Fi