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塑料自猝灭流光管结构和工作原理示意图

self-quenching streamer tube

  一种粒子探测器。它有良好的时间分辨本领和坪特性,很高的探测效率,而且造价低,结构简单,在粒子物理中有广泛的应用。

目录

结构

  自猝灭流光管的工作介质以负电性气体为主要成分,使气体火花放电过程限制在刚刚形成流光的阶段。管的截面形状常为圆柱形或方形。管的中心是高压电极丝。中心丝一般是直径为50~100μm的铍-青铜丝或镀金钨丝,接正高电压或负高电压。管壁是另一个电极,通常接地。管壁常用金属材料作成,例如铝或铜等,也有用聚氯乙烯管,内壁涂石墨作电极。输出脉冲信号的引出方式根据应用的要求而定,可以从中心高压丝引出;在使用聚氯乙烯管的情况下,也可以用金属条放在接地电极外侧感应引出,同时得到两维坐标。常用的气体比例是25%的氩气+75%的异丁烷+微量二甲氧基甲烷(见下图)。

工作原理

  自猝灭流光管的工作条件最基本的要求是:①中心丝和管壁之间的电场强度足够大(在中心丝附近电场强度大于20kV/cm),使气体火花放电过程能够发展到形成流光的阶段;②管内充有高比例的猝灭性气体,强烈地吸收雪崩集团中放射出来的光子,使气体火花放电过程不能得到进一步发展,从而把这个过程限制在刚刚形成流光的阶段。这就叫做自猝灭流光工作方式。

  入射粒子与管内气体原子发生电离碰撞,产生电子和离子。电子在高电场作用下向阳极运动同时获得能量,并产生次级电离,使得电子的数目按指数增加。当电子和正离子所形成的雪崩集团内,电子的数目达到108个时,电子和正离子复合放射出光子,这就是所谓流光。但是,由于猝灭性气体的作用使光电离过程不能继续发展。在自猝灭流光工作方式下,气体放大倍数达到饱和值,因而输出脉冲幅度很大,并且与初始电离没有正比关系。

性能

  自猝灭流光管最突出的特点是能给出输出脉冲幅度大于20mV的快信号,脉冲前沿约为3~5ns,脉冲半高宽度约为50ns。因而它具有很好的时间分辨本领。

  自猝灭流光管有良好的坪特性能,坪长很容易达到600V以上。因而大批流光管可以共用同一台高压电源,仍然保持流光管的性能稳定和可靠。

  探测效率高。对带电粒子的探测效率可以达到100%。

应用

  自猝灭流光管是一种造价低廉、结构简单的探测器,可以用它来做成庞大的实验装置。它广泛地应用于粒子物理实验,在核辐射测量中也很有用处。

  自猝灭流光管可以用来做成量能器和描迹仪等探测系统。有的实验室正在用自猝灭流光管建造量能器和μ子探测器。在质子衰变实验和中微子实验的庞大探测装置中,自猝灭流光管起着很重要的作用。由于它的输出脉冲是快信号,自猝灭流光管也可以应用于事例的判选触发系统。

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