阻性板計數器

阻性板計數器,在兩塊平行阻性板之間的小間隙內通上工作氣體並加上高壓,在氣體室外部利用感應條引出信號,就構成了RPC。

RPC特點

1) 結構簡單,堅固:在兩塊平行阻性板之間的小間隙內通上工作氣體並加上高壓,在氣體室外部利用感應條引出信號,就構成了RPC。相對其他種類的探測器,RPC省去了拉絲等特殊工藝,製作簡便,容易製成大面積的位置靈敏探測器,而且製作探測器的主要材料電木板或玻璃為商用材料,成本低。
2) 時間和空間性能優越:由於沒有漂移時間,所以時間分辨比較好,可以與塑膠閃爍體相比美。目前大面積單間隙RPC的時間分辨可達1ns左右,因此可廣泛套用於粒子的探測和觸發系統。空間分辨可以根據需要自己決定,大面積RPC可以達到1厘米。
3) 探測效率高,死區小:對 子的探測效率可達到95%以上。由於氣體室可做得很大,減少了室和室之間的死區,因此死區可以做到很小,一般都能到小於2%。
4) 信號讀出方式靈活:由於是在大面積氣體室外利用感應條讀出感應信號,因此感應條的設計和氣體室的設計是相互獨立的,讀出條的寬度、長度、方向等都可以根據具體實驗的實際需要設計,可以一維讀出,也可以二維讀出,甚至三個方向讀出都是可能的。
5) 占用空間小:大面積雙層RPC的厚度可以控制在32mm以下,單層可以做到更薄。在一些空間受到限制的探測系統設計中有明顯的優勢。
6) 技術成熟:目前RPC已經在很多大型高能物理實驗中得到套用。如:L3,BELLE,BABAR和西藏羊八井ARGO宇宙線探測裝置等。
7) 抗輻照性能好:由於不拉絲,就不會在小區域內形成碳等污染物的堆積,所以其抗輻照性能要優於需要拉絲的探測器。
8) 便於管理維護:RPC氣體室沒有敏感部件,運行中不易損壞。由於單個探測器的面積大,氣體和高壓系統比較簡單。
9) 信號大:工作在流光模式時,信號可達幾百毫伏,不需要作信號放大,死時間短,信號回響快。
10) RPC的壽命:雖然BELLE和BaBar上的RPC或多或少的出現過一些問題,但都不是不可恢復的,而且問題的原因都已經找到並且得到了解決,這為我們今後的運行提供了經驗。L3上的RPC自1994年開始運行以來,已經運行了將近8年,其效率仍然在94-99%。我們BESIII上的計數率要遠遠小於BELLE、BaBar和L3,所以在BESIII上,只要我們在設計、製作、運行過程中,汲取其他幾個大探測器的經驗,RPC的壽命不會成為什麼問題。

RPC缺點

其缺點是需要比較高的工作高壓(7-10KV),很容易打火,而且如果表面處理不好,會引起較大的噪聲信號。對我們而言,RPC是一個新技術,我們需要在探測器研製和探測器運行維護上進行大量細緻的R&D工作,以積累經驗。

RPC套用

RPC技術已日趨成熟,並在高能物理實驗中得到了廣泛的套用。在RPC的大批量生產中,性能的穩定性與質量控制也得到了根本解決。義大利是最早提出RPC構想並形成大批量生產能力的國家。韓國在加入CMS實驗後,對RPC研製投入巨資,目前已經建成了生產線。在國內,西藏羊八井的ARGO宇宙線實驗上使用了約5000平方米的RPC,都是由義大利提供的。高能所、北京大學和中國科技大學都對RPC做過研究,技術已基本掌握,建立RPC的生產線沒有原則困難。RPC製作的關鍵材料都可以在國內解決,而且其占用空間較小,形狀設計靈活。而且該生產線建成後,還可以向國內外高能物理實驗室提供RPC探測器。如羊八井宇宙線實驗,長基線中微子實驗等。

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