正离子反馈连续抑制型气体探测器的实验研究

In recent years, it is the physics requirement of the track detection in the circular collider and linear collider in Higgs physics that the ion feedback effect. For the gaseous detectors, it’s a key technical R&D that the ion feedback. The effective positive ion suppression was made some progress in ILD-TPC international cooperation group using gate device, a few hundred milliseconds intermittently positive ion feedback. In the continuous ray detection mode, the gate device could not be used to reduce ion feedback. In China, the circular collider’s physics detection requirements proposed in the high energy physics field and the preliminary concept report has been published. This project has been carried out based on the research of the Bulk-MicroMEGAS detector and the GEM detectors with the two-dimensional. The method will setup the hybrid structure of the GEM and Micromegas detectors with the effective area of 200mm × 200mm, GEM as a pre-amplification detector, decreased Micromegas detectors work voltage to achieve stable operation. With the UV light's wavelength of ~200nm test, the hybrid detector would be obtained ~0.1% of the continuous ion suppression. The study will provide an effective solution methods to achieve continuous ion suppression in the detector module, and some experimental evidence.

近年来基于环形对撞机与直线对撞机的Higgs物理径迹探测需求，对于气体探测器的正离子反馈问题，进行有效正离子抑制是一项关键的技术难点。ILD-TPC国际合作组采用门控装置，几百毫秒间断进行正离子反馈抑制取得了进展。但对于微秒或更小时间间断的连续射线探测，门控装置从时间结构上无法完成正离子反馈抑制，随着国内外高能物理领域环形对撞的探测需求的不断提出，本项目基于已开展Bulk工艺的MicroMEGAS 探测器和GEM探测器的二维成像研究基础。采用有效面积200mm×200mm 的GEM与Micromegas探测器复合结构的方法，GEM作为预放大探测器，降低Micromegas探测器的工作高压，实现探测器长时间稳定工作，采用200nm左右UV light紫外光测试方案，实现~0.1%的连续型正离子抑制。本研究将为有效解决探测器模块，实现连续正离子抑制物理问题提供实验依据。

随着基于环形对撞机与直线对撞机的Higgs物理径迹探测需求，对于气体探测器的正离子反馈问题，进行有效正离子抑制是一项关键的技术难点。ILD-TPC国际合作组采用门控装置，几百毫秒间断进行正离子反馈抑制取得了进展。但对于微秒或更小时间间断的连续射线探测，门控装置从时间结构上无法完成正离子反馈抑制，随着国内外高能物理领域环形对撞的探测需求的不断提出，本项目基于已开展Bulk工艺的MicroMEGAS 探测器和GEM探测器复合结构。采用有效面积200mm×200mm 的GEM与Micromegas探测器方法，GEM作为预放大探测器，降低Micromegas探测器的工作高压，实现探测器长时间稳定工作，采用200nm左右UV light紫外光测试方案，研制一套具有正离子反馈测量功能的复合结构探测器模块，有效面积200×200mm2；漂移区大于100mm，完成位置、能量分辨率探测器性能测量。模拟优化给出漂移场、传输场、收集场的最优电场比及探测器结构，分析优化复合结构探测器的抑制能力。改变UV Light 的光输出测量正离子反馈，在不同工作气体中，实现~0.1%的连续正离子抑制能力；发表文章SCI 文章5篇。培养硕士研究生1名，博士研究生1名，该正离子反馈连续抑制模块的实验研究，为国内未来环形对撞机CEPC提供了一个探测器模块可选项，特别对于在Z物理运行模式下，正离子反馈、增益、气体等参数提供物理实验基础数据。在LCTPC国际合作组，也为在高计数率下探测器运行，实现连续抑制型探测器模块提供了一个可能的解决方案和重要实验参量，比如荷兰NIKEHF的像素型读出TPC模块，优化确定运行在2000的增益，并且与高能物理研究所开始合作研究，连续抑制正离子反馈的低增益探测器模块。

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