气体多丝室课件.ppt

1、2006年9月中国科大 汪晓莲 1Multi Wire Proportional Chamber(MWPC)G.Charpak 1968,Nobel Prize 19922006年9月中国科大 汪晓莲 22006年9月中国科大 汪晓莲 32006年9月中国科大 汪晓莲 47-1 多丝正比室的工作原理多丝正比室的工作原理2006年9月中国科大 汪晓莲 522001/21/222220002(,)ln 4 sinsinh4(,)1222lnCVLxyV x ySSSCVxyxyE x ytgtghtgtghSSSSSCCLaSS电位：电场：为阳极丝单位长度上的电容，008.85/pF m为气体的介

2、电常数对常用气体2006年9月中国科大 汪晓莲 6 MWPC的等位面和电力线分布的等位面和电力线分布000022200000(0,)20(,0)c21,(,)2cot12yxyCVyxEEycothSSCVxyEE xtgSSCVx ySE x yrxyrCVxyShESS当时，当时，当时，当时，00021sVN V f rVMe2006年9月中国科大 汪晓莲 72006年9月中国科大 汪晓莲 82006年9月中国科大 汪晓莲 9 阳极脉冲幅度阳极脉冲幅度 00220ln1ln1t ttCU tenMeeC 20020000212ln cosh1182225500010()lnCVatSStL

3、mmSmmamVVsttCU tenMCt 正离子迁移率，当，对，近似有：P183表712006年9月中国科大 汪晓莲 10第一个过程的分析第一个过程的分析2006年9月中国科大 汪晓莲 112006年9月中国科大 汪晓莲 122006年9月中国科大 汪晓莲 137-2 多丝正比室的构造多丝正比室的构造 20012CVF rr22002001 21 222334CVCVFS SSSS 2222022000020000400sin214dRTxdxCVdRFTdxSCVllxxSTCV lTTTS，是沿阳极丝方向不同位置的位移值。达到平衡的条件：，若，为丝长，阳极丝可稳定工作。2006年9月中国

4、科大 汪晓莲 142006年9月中国科大 汪晓莲 150001122GQTCCCVkNMeQCVGEEa单位长度上的电荷，开始雪崩的阈场强。002ln2QCaaQaMQMQCLLMQLQSL变化，变化6823.47/220100.8610.8LmmSmmCpF mamMMaMLMaML若，则000600lnln1013.8VMQVMMCMQVVMMMV变化不变若，S815MdSkkMS变化引起的结果更为复杂。类似有取 2006年9月中国科大 汪晓莲 162006年9月中国科大 汪晓莲 172006年9月中国科大 汪晓莲 187-3 多丝正比室的主要性能多丝正比室的主要性能12lnPePllLn

5、：气体压力，：穿过的气体层厚度，：一个大气压下单位路程上所产生的大于电子学甄别阈的初始 电子数目2006年9月中国科大 汪晓莲 19n 效率测量方法效率测量方法2006年9月中国科大 汪晓莲 20121212121212,s ssss sMWPCssMWPCs sMWPCMWPCs sNNNNNN2006年9月中国科大 汪晓莲 212006年9月中国科大 汪晓莲 22000ppeakpAVNMNG E eGV CAAVM：带电粒子产生一对离子对所需的平均能量：电荷灵敏放大器的电荷灵敏度，单位：/电荷灵敏放大器输出脉冲幅度20341231920 45030030(80%)20%27.527.5

6、300 101.8 100.5/105.9 101.6 10pVmVArCOeVM工作气体的2006年9月中国科大 汪晓莲 23三、时间分辨率三、时间分辨率MCA2006年9月中国科大 汪晓莲 242006年9月中国科大 汪晓莲 25四、空间分辨率四、空间分辨率0.312SS2006年9月中国科大 汪晓莲 26五、最大计数率五、最大计数率2006年9月中国科大 汪晓莲 277-4 多丝正比室信号的读出多丝正比室信号的读出2006年9月中国科大 汪晓莲 28二、模拟量读出二、模拟量读出2006年9月中国科大 汪晓莲 292.阴极感应信号重心读出法阴极感应信号重心读出法(Center gravit

7、y)iXXX=iiiiiAAA设第 个阴极的脉冲幅度为，座标为则感应脉冲的重心位置：2006年9月中国科大 汪晓莲 303.阳极电荷分配法（阳极电荷分配法（Charge division)1200121212012022222iiiiQQAAllXRRXRRRAAAAlllXAARAARlR，为两端电子学输入阻抗的等效阳极丝长度电子学输入阻抗电子学输入阻抗2006年9月中国科大 汪晓莲 314.阳极电流分配法（阳极电流分配法（Current division)121212221012121120121221121212()()RRRRXXlRXiIiiRRlRXiIiiRRli lXiii l

8、Xii2006年9月中国科大 汪晓莲 320.312SS2006年9月中国科大 汪晓莲 337-5 多丝正比室主要优点和应用多丝正比室主要优点和应用2006年9月中国科大 汪晓莲 34二、二、MWPC的应用的应用2006年9月中国科大 汪晓莲 357-6 漂移室漂移室 Drift Chamber00ttxxWdt00()xxtt W2006年9月中国科大 汪晓莲 362006年9月中国科大 汪晓莲 37 2006年9月中国科大 汪晓莲 38可调电场漂移室可调电场漂移室2006年9月中国科大 汪晓莲 392006年9月中国科大 汪晓莲 402006年9月中国科大 汪晓莲 412006年9月中国科

9、大 汪晓莲 42iixxwtorxxwt22121211/212222ittxxttDDDDDwdtw ttttTT2006年9月中国科大 汪晓莲 43201232124Ttttttt2006年9月中国科大 汪晓莲 441122iiisttnAnAn：粒子径迹的拟合斜率：粒子扫过的阳极丝的数目2006年9月中国科大 汪晓莲 452006年9月中国科大 汪晓莲 4622220,0,00,0,11110 xzxxyxzzzEBEEBBWEEWE BEBW ，2221eeedWmeEe WBKWdtEBWEEBBBBeeBmm其解：式中：电子两次碰撞之间的平均时间yLxWtgW 朗芝万摩擦力等朗芝万

10、摩擦力等效于气体分子热效于气体分子热运动对电子影响运动对电子影响对大型漂移室常见磁场与丝平行，对大型漂移室常见磁场与丝平行，与电场垂直。与电场垂直。2006年9月中国科大 汪晓莲 472006年9月中国科大 汪晓莲 48六、漂移室的主要性能六、漂移室的主要性能112122xDLDLDtWEnnn原初电离离子对数扩散系数电子漂移距离电场强度电子迁移率15/50 xttxWnsWcmsm若，则2006年9月中国科大 汪晓莲 492222扩散电子学电离2006年9月中国科大 汪晓莲 502006年9月中国科大 汪晓莲 512006年9月中国科大 汪晓莲 522006年9月中国科大 汪晓莲 532006年9月中国科大 汪晓莲 54七、漂移室的读出七、漂移室的读出MCA2006年9月中国科大 汪晓莲 552006年9月中国科大 汪晓莲 56