CSR外靶實(shí)驗(yàn)T0探測(cè)器的研究.pdf

1、蘭州重離子加速器冷卻儲(chǔ)存環(huán)(HIRFL-CSR)的建成，形成了以重離子物理為核心的學(xué)科群。CSR外靶建成產(chǎn)生束流以后，緊接著建立的首期CSR外靶實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，主要進(jìn)行重離子碰撞動(dòng)力學(xué)以及放射性束流的研究。外靶實(shí)驗(yàn)裝置包含γ探測(cè)器、大接受度二極磁鐵、帶電徑跡探測(cè)器、飛行時(shí)間譜儀、起始時(shí)間探測(cè)器和中子探測(cè)器，其中起始時(shí)間探測(cè)器又稱(chēng)為T(mén)0探測(cè)器。首期的CSR外靶實(shí)驗(yàn)裝置中的T0探測(cè)器采用塑料閃爍體配合光電倍增管(PMT)技術(shù)，為了提高T0探測(cè)器的

2、接受度，需要將靶點(diǎn)置于磁場(chǎng)附近，而PMT受磁場(chǎng)影響，因此必須采用新的技術(shù)原理重新設(shè)計(jì)T0探測(cè)器，本文研究采用MRPC技術(shù)建造T0探測(cè)器的關(guān)鍵問(wèn)題，以期為實(shí)際設(shè)計(jì)提供參考。研究工作主要包括兩個(gè)方面:
　　1、研究了MRPC的能量沉積問(wèn)題。采用pi+與proton入射，選擇0°到50°的入射角、100MeV到900MeV的入射動(dòng)能，對(duì)粒子穿過(guò)單塊MRPC的能量沉積問(wèn)題進(jìn)行研究。仿真結(jié)果發(fā)現(xiàn)粒子的能量沉積在36MeV到4MeV的范圍內(nèi)，

3、且入射粒子的能量越高，能量損失越小。在CSR外靶主要使用的能量范圍500MeV到900MeV內(nèi)，proton能損比值最大為2.2％，pi+能損比值最大為1.4％，對(duì)后續(xù)的探測(cè)器不會(huì)產(chǎn)生太大影響。
　　2、仿真了單層、圓筒和雙層三種不同結(jié)構(gòu)的T0探測(cè)器時(shí)間分辨率。根據(jù)與CSR外靶實(shí)驗(yàn)入射粒子能量分布類(lèi)似的粒子動(dòng)量分布圖，擬合了產(chǎn)生該動(dòng)量分布粒子的數(shù)學(xué)描述，取隨機(jī)數(shù)作為Geant4發(fā)射的pi+粒子動(dòng)能，根據(jù)Geant4給出的時(shí)間進(jìn)行計(jì)

4、算，得出了單層、圓筒和雙層三種結(jié)構(gòu)T0探測(cè)器的時(shí)間分辨率分別為2.37±0.08ps、2.43±0.09ps、0.306±0.005ps。可見(jiàn)單層和圓筒結(jié)構(gòu)的時(shí)間分辨率相差無(wú)幾，雙層結(jié)構(gòu)比單層與圓筒結(jié)構(gòu)的時(shí)間分辨率好一個(gè)數(shù)量級(jí)，顯然采用雙層結(jié)構(gòu)更能提高T0精度。
　　論文介紹了用于T0探測(cè)器的各種技術(shù)，分析了MRPC作為T(mén)0探測(cè)器的優(yōu)勢(shì)，并對(duì)MRPC的結(jié)構(gòu)及物質(zhì)材料進(jìn)行闡述，在此基礎(chǔ)上仿真了粒子穿過(guò)MRPC的能量沉積情況，并對(duì)MR