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* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 大面积薄型THGEM的研制，性能研究及其应用 陈石、刘宏邦 中国科学院研究生院 * Outline 大面积THGEM的研制。 较薄THGEM的性能研究。 较薄THGEM用于同步辐射X射线探测 一维弧形无像差X射线衍射仪 X射线二维成像初步研究（直流 16路） 同步X射线监测仪（ASIC 64路） * Outline 大面积THGEM的研制。 较薄THGEM的性能研究。 较薄THGEM用于同步辐射X射线探测 一维弧形无像差X射线衍射仪 X射线二维成像初步研究（直流 16路） 同步X射线监测仪（ASIC 64路） * THGEM 易于制造维护、清洁要求较GEM低、级联使用方便、相对价廉等优点 THGEM在亚mm空间分辨的粒子径迹测量上有极大的优势 在未来加速器对撞机升级中，THGEM可应用于LHC的μ子探测器升级，ILC的取样型量能器； 用于双相暗物质探测器液氙LXe闪烁光探测； 用于单光子成像，例如：环形成像切伦科夫探测器（RICH）； 用于中等分辨率、快速（ns）的X射线和中子成像等。 Cu G-10 Typical parameters: Thickness t = 0.4 - 3 mm Hole diameter d = 0.3 - 1 mm Pitch a = 0.7- 7 mm Chechik et al. NIM A535 (2004) 303 2004 由 A. Breskin 等人发明 采用标准PCB生产工艺制作 * 标准 PCB 工艺 整版微蚀技术 解决了THGEM大面积制作工艺问题 经过多次尝试发现，由于光刻掩膜定位精度要求较高，导致工艺稳定性不佳，不宜大面积制作 Globe etching (micro etching) No holes in this area Drilling 1.1 大面积THGEM的研制 5~10μm rim Small rim 5~10 μm 采用整版微蚀技术制作的大面积THGEM (图左) 与航天二院合作开发的30×30cm2THGEM 5×5cm 10×10cm 20×20cm 30×30cm 205,000 holes ~4 days drilling 制作了超过30种不同结构参数的 THGEM 深圳PCB工厂制作的THGEM (右图) 采用 标准PCB工艺 上图，与高能所量能器组合作，由章爱武等制作的20×20cm2THGEM * THGEM的结构参数包括板厚、孔径、边缘rim和孔间距 为了保证实验条件的一致（相同的制作工艺，相同的工作气体环境） 四种独立的THGEM制作在同一块PCB板上（图下） 孔径分别为300μm，400μm，500μm和600μm，其它结构参数相同 制作了两种板厚（0.5mm和1.0mm）的THGEM 3cm×4cm 有效探测面积 d=400 μm 300 μm 500 μm 600 μm THGEM 结构参数优化 （厚度和孔径） * t=0.5mm t=1.0mm Gain curves with 5.9?keV X-rays. 较薄THGEM可以在较低的电压下工作 孔径较小的THGEM可以在较低的电压下工作 低的工作电压减少了因钻孔缺陷，铜边缘毛刺，FR4基板电极化等原因引起的等放电 因此，优化的THGEM应选择较薄的板厚和较小的孔径 THGEM 结构参数优化 （厚度和孔径） * 0.4mm 1.0mm 0.2mm 0.5mm 开始工作时，小rim（5～10μm）的THGEM很快达到稳定，100μm rim的THGEM则需要几个小时 因此， 小rim的THGEM具有较好的工作稳定性 THGEM 结构参数优化 （边缘rim） 14个小时的增益稳定性测量 21个小时的增益稳定性测量 * 已经搭建30×30cm2 THGEM的性能检测平台（图右） 已实现批量制作的5×5 cm2 THGEM探测器 (图下) * Outline 大面积THGEM的研制。 较薄THGEM的性能研究。 较薄THGEM用于同步辐射X射线探测 一维弧形无像差X射线衍射仪 X射线二维成像初步研究（直流 16路） 同步X射线监测仪（ASIC 64路） * 薄型THGEM的性能研究 薄型THGEM的优点 在获得同样增益的条件下，工作电压比较低 厚度较薄，可用于中子或同步辐射束流监测 容易弯曲，可用于一维无像差X射线衍射成像 0.2mm 0.5mm 增益和能量分辨、稳定性、均匀性是衡量探测器性能的重要指标 右图，厚度t