高精度气体径迹探测器及激光校正的研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    11535007
  • 项目类别:
    重点项目
  • 资助金额:
    320.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    A2804.粒子探测技术
  • 结题年份:
    2020
  • 批准年份:
    2015
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2016-01-01 至2020-12-31

项目摘要

In recent years, in order to measure the elementary particles (such as Higgs) precisely, the performance requirement of the tracking detector reaches a high level that well beyond what was achieved before, and the development and the calibration of the tracking system becomes one of the key issues that have to be solved in the coming experiment. The gaseous detector sub-group of Tsinghua University and Institute of High Energy Physics tracked and involved a lot in the field. A TPC prototype using GEM as readout with an active area of 100mm^2 has been developed in Tsinghua University, and a two-dimensional X-ray imaging detector using GEM with the active area of 200mm^2 has been investigated in Institute of High Energy Physics. All of the detectors achieved a position resolution better than 150µm. To meet the requirements of the Higgs physics for high-precision detection and the other related experiments with the higher spatial accuracy, a high precision tracking detector prototype will be developed, with a drift length of 500mm, ~1000 electronics channels, and using GEM foils as the readout with 200mm×200mm effective detection area. The position resolution of about 100µm is expected under 1.0 Tesla magnetic field. A laser calibration system is essential to measure and calibrate its performance. In the study, the calibration method and algorithm based on laser will be explored. The methods of 2D and 3D laser calibration will be test and the reconstruction algorithm should be given. The technical experience accumulated would provide a strong scientific basis for the tracking detectors in the coming application.
近年来,为了实现对Higgs等基本粒子的精确测量,大型对撞实验中对径迹探测器的性能要求超过了以往任何实验,如何研制和标定如此高精度的径迹探测器已成为下一代此类对撞机实验谱仪系统必须突破的难点。清华大学和高能物理研究所在此领域一直有跟踪和研究投入,分别自主开展了有效读出面积100mm^2的TPC探测器原型机和200mm^2GEM二维X射线成像探测器研究,成功实现了优于150µm的位置分辨。本项目在双方的研究基础之上,针对高精度径迹探测和相关高位置精度实验需求,研制有效面积200mm×200mm 的GEM读出、漂移长度500mm和约1000路小单元读出的高精度径迹探测器,实现1T磁场下100µm的位置分辨结果。为此需要建立激光刻度系统,研究基于激光系统的标定和刻度算法,建立2D和3D的激光标定方法,给出激光标定修正算法。以期解决研制和标定中的关键技术问题,为今后大型谱仪系统的研发打下基础。

结项摘要

近年来,为了实现对Higgs等基本粒子的精确测量,大型对撞实验中对径迹探测器的性能要求超过了以往任何实验,如何研制和标定如此高精度的径迹探测器已成为下一代此类对撞机实验中谱仪系统必须突破的难点。清华大学和中科院高能物理研究所在此领域一直有着持续的跟踪和研究投入。本项目在双方已有的研究基础上,针对高精度径迹探测和相关高位置精度实验需求, 研制出了漂移长度达500mm的时间投影室(Time Projection Chamber,TPC),采用有效面积200mm×200mm 的GEM探测器读出、配合1280路基于自研ASIC 前放的读出电路,以期在1T磁场下实现100μm的位置分辨结果。同时设计、建立了激光刻度系统,研究了激光的电离能力,建立了2D和3D的激光标定方法,给出激光标定修正算法。课题利用激光光束的高电离能力,在无磁场的情况下实现了优于100 um的位置分辨能力,以及好于5%的dE/dx分辨力。系统研究了影响TPC电子漂移速度长期稳定性的因素,实现了温度造成的漂移速度变化的标定。该课题的顺利完成,为实现100μm高位置分辨的时间投影室激光标定研究提供了理论和实验研究基础,特别是对国内提出的大型环形对撞机CEPC和国际上大型直线对撞机ILC实验预研。另外,系统研制的前端电子学和后续的DAQ系统,性能先进,具有可扩展性,可以推广到其他微结构气体探测器的读出,以推动国内相关研究的发展。

项目成果

期刊论文数量(4)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
WASA: a low power front-end ASIC for time projection chambers in 65 nm CMOS
WASA:用于 65 nm CMOS 时间投影室的低功耗前端 ASIC
  • DOI:
    10.1088/1748-0221/15/05/p05005
  • 发表时间:
    2020-05-01
  • 期刊:
    JOURNAL OF INSTRUMENTATION
  • 影响因子:
    1.3
  • 作者:
    Liu, W.;Zhao, X.;Qi, H.
  • 通讯作者:
    Qi, H.
Development of the readout system for a time projection chamber prototype
时间投影室原型读出系统的开发
  • DOI:
    10.1088/1748-0221/14/01/t01001
  • 发表时间:
    2019-01
  • 期刊:
    Journal of Instrumentation
  • 影响因子:
    1.3
  • 作者:
    Huang Y;Gong H;Li J;Li Y
  • 通讯作者:
    Li Y
Investigation of UV laser ionisation in argon-based gas mixtures with a Triple-GEM detector
使用 Triple-GEM 探测器研究氩基气体混合物中的紫外激光电离
  • DOI:
    10.1088/1748-0221/15/02/t02001
  • 发表时间:
    2020-02
  • 期刊:
    Journal of Instrumentation
  • 影响因子:
    1.3
  • 作者:
    Y. Cai;Y. Li;H. Qi
  • 通讯作者:
    H. Qi
Performance of the continuous ions suppression TPC prorotype for circular collider
圆形对撞机连续离子抑制 TPC 原型的性能
  • DOI:
    10.1088/1748-0221/15/09/c09065
  • 发表时间:
    2020-09
  • 期刊:
    Journal of Instrumentation
  • 影响因子:
    1.3
  • 作者:
    Yue Chang;Huirong Qi;Zhiyang Yuan;Yiming Cai;Yulan Li;Zhi Deng;Hui Gong
  • 通讯作者:
    Hui Gong

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其他文献

黔东北伊迪卡拉(震旦)纪陡山沱期的古地理环境
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
    毛铁
Shiff反应在淋巴管研究中的应用
  • DOI:
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  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    解剖学杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘慧冬;李玉兰;李益民等
  • 通讯作者:
    李益民等
上海市大气颗粒物中有机碳(OC)与元素碳(EC)的粒径分布
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  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    环境科学
  • 影响因子:
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
    范雪波
穴位注射葛根素对布比卡因中毒大鼠心肌线粒体 能量代谢的影响及其机制研究
  • DOI:
    10.12114/j.issn.1007-9572.2021.02.143
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
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移动sink传感网低时延数据收集方法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    Huazhong Keji Daxue Xuebao (ziran Kexue Ban)/journal of Huazhong University of Science and Technology (natural Science Edition)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    任智;李玉兰;曹建玲;姚玉坤
  • 通讯作者:
    姚玉坤

其他文献

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李玉兰的其他基金

基于TPC的快中子能谱测量方法的研究
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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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