大面积GEM探测器研制

The Gas Electron Multiplier(GEM) is a kind of the best Micro-Pattern Gas Detectors(MPGDs),it was developed by CERN in the recent 10 years, more and more GEM detectors are used in the modern high energy physics and nuclear physics experiments due to their outstanding counting capability and position resolution. One GEM detector is consisted by drift area, amplication area and charge collection area, all of these 3 parts are replaceable. This structure let each part of the GEM detector can be adjusted flexibly to fit the experiment. Currently, the GEM detectors are quite frequently used as the tracker detector(to replace the old MWPC tracker), so that the production techniques of large area GEM foils and the design methods of the large area GEM detector are very important is this research area. The goal of this project is to devlope a prototype of large area GEM detector system with high position resolution and efficiency.

新一代的GEM(Gas ELectron Multiplier)探测器凭借其高位置分辨与高计数率能力，已经开始在现代高能物理与核物理实验中发挥着越来越重要的作用。GEM探测器采用的是漂移区，雪崩放大区，以及电荷收集区相分离的结构，因此采用不同的读出电极以及读出电子学可以使得探测器满足不同的实验要求。目前，如何制作大面积GEM探测器以及如何采用合适的读出方法使得GEM探测器能够在Multi-hits的环境下能稳定工作是本领域的一个研究热点。本项目旨在利用申请人所在研究组已有的研究基础，研发一套高位置分辨，高探测效率的大面积GEM探测器系统。

大面积GEM探测器制作技术是微结构气体探测器研究领域的前沿，也是将GEM探测器进行实际应用的关键。本项目使用自张紧方法制作出了有效面积为30cmX30cm的大面积GEM探测器原型，研究内容主要包括以下几个方面：1) 基于自张紧方法的探测器设计与制作；2）基于APV25芯片的读出电子学与探测器的联调；3）对探测器进行了有效增益，能量分辨，计数率能力，以及位置分辨的测量。测试结果显示，当使用铜靶X射线管作为放射源，工作气体使用Ar/CO2(70/30)时，探测器原型的气体有效增益能超过10000，增益均匀性好于11%，能量分辨率好于20%，计数率能力大于100kHz/mm^2，位置分辨好于120微米。项目研究表明，自张紧方法是一种简单高效而且可靠的大面积GEM探测器制作方法，本项目中取得的研究成果将为大面积GEM探测器在核与粒子物理实验等个领域中的应用提供有力技术支持。