CSR外靶终端强磁场中MWDC研制

发布时间：2020-11-21 05:14

　　 多丝漂移室是兰州重离子加速器外靶实验终端重要的气体探测器,用于入射粒子径迹测量。为了提高测量粒子径迹的精度,降低空气层的多重散射带来的位置不确定度,提高粒子鉴别能力,需要在大型二级磁铁的出入口和内部添加新的多丝漂移室做径迹探测器。本文首先介绍了RIBLL2的发展和研究现状和本论文产生的背景,其次介绍了多丝漂移室用到的理论基础,包括气体运动理论和漂移室的工作原理。对外靶多丝漂移室的结构进行了理论模拟,包括Maxwell的静电场模拟、边沿效应分析、场丝错位影响等。设计并测试了漂移单元为5 mm和10 mm两种多丝漂移室,并使用400MeV/u的~(16)O~(8+)束流进行了测试,测试内容包括工作电压、漂移谱、脉冲宽度谱、漂移曲线等。四层或三层阳极点火时可以得到一条径迹,探测效率定义为一条径迹上每层阳极丝的点火效率,径迹残差定义为阳极丝计算漂移时间得到的距离与阳极丝到径迹的距离两者之间的差别。本文使用径迹残差来表征探测器的位置分辨性能。测试结果表明,5 mm漂移单元的探测器探测效率比10 mm漂移单元要高,探测效率在99%以上,径迹残差sigma好于130μm。MWDC在1.2 T的磁场环境中正常工作,探测效率在99%以上,X方向和Y方向上由于受到磁场力不同,漂移曲线有所差别,数据分析表明,径迹残差sigma好于140μm。鉴于空气层带来的多重散射,制作和测试了适用于真空条件中的低气压多丝漂移室,探测效率也在99%以上,径迹残差为386μm。低气压下的多丝漂移室给目前RIBLL1上真空中使用的径迹探测器提供了非常好的研究方向。本论文也将为HIAF上开展高能、强流重离子束的实验研究中使用的气体探测器提供研究基础和经验。
【学位单位】：中国科学院大学(中国科学院近代物理研究所)
【学位级别】：博士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TL56
【部分图文】：

1.2 外靶实验终端的发展和研究现状中国科学院兰州重离子加速器（HIRFL）是我国第一台大型重离子加速11]，开辟了我国中能重离子物理研究和应用研究的新领域，是我国规模最大加速离子种类最多、能量最高的重离子研究装置，主要技术指标达到国际先水平[12]。HIRFL（如图 1.1）由电子回旋共振（ECR）离子源、1.7 米扇聚焦旋加速器（SFC）、大型分离扇回旋加速器（SSC）、第一条放射性束流（RIBLL1）、冷却储存环主环（CSRm）、实验环（CSRe）、第二条放射性束线（RIBLL2）及各个终端组成[13]。HIRFL 具有加速全离子的能力，可提供种类、宽能量范围、高品质的稳定核束和放射性束，用以开展重离子物理及叉学科研究[14]。CSRm 加速出来的初级束经过轰击初级靶产生放射性束流，使用兰州第条放射性束流线（theSecondRadioactiveBeam Lineat Lanzhou）进行纯化，外靶实验终端（ETF）开展放射性束物理实验研究。

图 1.2 ETF 结构示意图Figure 1.2 Layout of the External Target Facility外靶终端的粒子鉴别是由一套谱仪构成，如图 1.2，包括一个大型偏转磁铁、多套多丝漂移室、多丝正比室、多重取样电离室、中子墙、TOF 墙、Gamma球等构成。大型偏转磁铁如图 1.3，最大磁场 1.6 T，磁隙高度 270 mm，中心均匀磁场厚度 980 mm[15]。

图 1.2 ETF 结构示意图Figure 1.2 Layout of the External Target Facility靶终端的粒子鉴别是由一套谱仪构成，如图 1.2，包括一个大型套多丝漂移室、多丝正比室、多重取样电离室、中子墙、TOF 墙、成。型偏转磁铁如图 1.3，最大磁场 1.6 T，磁隙高度 270 mm，中心 980 mm[15]。
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本文编号：2892578