1、大面積THGEM及應(yīng)用成像研究劉宏邦 劉倩中國(guó)科學(xué)院大學(xué)1Outline THGEM 大面積THGEM研制 THGEM 性能研究 THGEM應(yīng)用成像研究 同步輻射X-ray 衍射儀 ASIC數(shù)字讀出成像初步研究 表面污染監(jiān)測(cè)儀23THGEM易于制造維護(hù)、清潔要求較GEM低、級(jí)聯(lián)使用方便、相對(duì)價(jià)廉等優(yōu)點(diǎn) THGEM在亞mm空間分辨的粒子徑跡測(cè)量上有極大的優(yōu)勢(shì)在未來(lái)加速器對(duì)撞機(jī)升級(jí)中，THGEM可應(yīng)用于LHC的子探測(cè)器升級(jí)，ILC的取樣型量能器；用于雙相暗物質(zhì)探測(cè)器液氙LXe閃爍光探測(cè)；用于單光子成像，例如：環(huán)形成像切倫科夫探測(cè)器（RICH）；用于中等分辨率、快速（ns）的X射線和中子成像等。Cu

2、 G-10Typical parameters:Chechik et al. NIM A535 (2004) 303 2004 由 A. Breskin 等人發(fā)明 采用標(biāo)準(zhǔn)PCB生產(chǎn)工藝制作大面積THGEM研制Global etching techniques510 m rim Easy to make large THGEM Globe etching (micro etching)No holes in this areaDrilling3030cm 205,000 holes 4 days drilling共制作共制作5批次，批次，80張張THGEM膜膜型號(hào)：型號(hào)：55cm2， 1010

3、cm2 （t=0.2 mm, d=0.2 mm, p=0.5 mm）1010cm 2，2020cm2 （t=0.3 mm, d=0.3 mm, p=0.7 mm）4THGEM 性能研究8 Hours Gain Stability55cm21 month Gain StabilityNe/CH4(5%)Ar 100%Ar/iC4H10(5%)不同氣體中薄型THGEM的增益曲線Energy resolution 15.9% Gain = 3700 Ar/iC4H10(97/3)5增益均勻性薄型THGEM增益均勻性較好，均勻性誤差小于5%銅靶X光管二維移動(dòng)平臺(tái)2020cm2 THEGM腔室6高計(jì)數(shù)率

4、THGEM性能研究（I）電離模式測(cè)量電離模式測(cè)量X-ray計(jì)數(shù)率計(jì)數(shù)率 1MHz/cm27高計(jì)數(shù)率THGEM性能研究（II）8THGEM 質(zhì)量檢測(cè) 四路高壓控制 + nA電流讀出 THGEM的粗略判斷標(biāo)準(zhǔn) (厚度200um) V 600V Ar/iC4H10 97/3，5min內(nèi)無(wú)放電 V 1600V N2 ，5min內(nèi)無(wú)放電9THGEM應(yīng)用成像研究101111BSRF 漫散射實(shí)驗(yàn)站 X-ray energy：8.05keV，13.9 keVphotons/s：1x1011 8.05keV THGEM同步輻射X射線衍射儀平面型氣體探測(cè)器像差（Parallax error）示意圖, s. d.

5、Pinto NSS/MIC, 2009 IEEE粉末晶體的X射線衍射線空間方位與晶體結(jié)構(gòu)相關(guān)衍射儀設(shè)計(jì)弱電流讀出板電流范圍：10 pA-900nA采樣率：1kHz設(shè)計(jì)指標(biāo)： 半徑: 20cm 讀出條: 320路 條寬： 0.4mm 條間距： 0.5mm 接收角度 48 角分辨 0.212衍射樣品X射線通過(guò)粉末晶體樣品后，在特定的角度處產(chǎn)生衍射線查表得到TiO2粉末晶體在銅靶K1線照射下產(chǎn)生衍射峰位如右圖所示其中最強(qiáng)衍射峰在25.355處13測(cè)量結(jié)果14弧形THGEM探測(cè)器在同步輻射大分子實(shí)驗(yàn)站測(cè)量 電子學(xué)128路，弧形半徑20cm，覆蓋角度19.2探測(cè)器空間分辨率 =0.1480.081優(yōu)于設(shè)

6、計(jì)指標(biāo)0.2 ASIC讀出成像初步研究CARIOCA,GASTONE 數(shù)字讀出前放板CRIOCA FEE微孔THGEMFPGA15表面污染監(jiān)測(cè)儀16初步結(jié)果1790Se 能譜v=610V1.1. 利用整版微蝕方法實(shí)現(xiàn)最大面積利用整版微蝕方法實(shí)現(xiàn)最大面積303030cm30cm2 2 THGEM THGEM 的制作，的制作，THGEMTHGEM性能良好，能量分辨達(dá)到性能良好，能量分辨達(dá)到15.9%15.9%，單層增益，單層增益 10104 4，穩(wěn)，穩(wěn)定性、增益均勻性等性能良好，很好地滿足定性、增益均勻性等性能良好，很好地滿足THGEMTHGEM的應(yīng)用需的應(yīng)用需求。求。2.2. 在在BSRFBSRF生物大分子站兼容模式進(jìn)行生物大分子站兼容模式進(jìn)行TiOTiO2 2衍射實(shí)驗(yàn)，觀察到衍射實(shí)驗(yàn)，觀察到原初束線原初束線(1012 photons/s)(1012 photons/s)和衍射峰信號(hào)和衍射峰信號(hào), , 角分辨率角分辨率=0.148=0.1480.0810.0813.3. 利用利用ASICASIC數(shù)字