高时间分辨微结构气体探测器的研究

The modern nuclear and particle physics experiments demand gaseous detectors which are capable of precise time measurement in high rate environment. We propose a novel fast timing micro-pattern (FTM) gaseous detector based on a stack of fully resistive WELL structures. The proposed detector has both high-rate capability and good time resolution. The FTM detector presents a novel particle detection technique for large-scale nuclear and particle physics experiments. It can also find a lot of applications in many other fields including medical imaging and high background radiation detection.

当前的核与粒子物理实验对气体探测器提出了在高计数率环境下进行高精度时间测量的的需求。本项目提出研制一种基于全阻性井型结构的快时间响应微结构气体探测器，该探测器同时具有很高的计数率能力和很好的时间分辨，预期在100kHz/cm^2计数率下时间分辨可以好于1ns。该探测器不仅能为大型核与粒子物理实验装置提供新的探测手段，而且在医学成像、高背景辐射探测等应用领域具有很大的应用潜力。

当前的核与粒子物理实验对气体探测器提出了在高计数率环境下进行高精度时间测量的的需求。本项目提出研制一种基于微结构气体探测器的多气隙全阻性探测器，该探测器同时具有很高的计数率能力和很好的时间分辨。为了实现这一研究目标，本项目对阻性电极制备，微结构气体探测器加工技术，以及全阻性探测器的信号产生机制进行了详细的研究和深入的探索，自主研发了阻性类金刚石碳基薄膜(DLC)的制备技术，在软基底材料上制备低应力阻性DLC的技术，DLC/Cu复合材料制备技术，无充电效应的THGEM制备技术，阻性THGEM制备技术等一系列关于阻性电极制备和探测器加工制造的技术，最终研制出了具有四气隙的全阻性井型探测器，在国际上首次获得了多气隙全阻性微结构气体探测器的测试结果。本项目中开发出来的一系列新技术和新材料目前已经被广大国内外同行使用在多种探测器上，获得了非常好的效果。因此本项目取得的研究成果不仅能够为大型核与粒子物理实验装置提供可靠的技术支持，也能为微结构气体探测器的进一步发展提供新的路线和很好的技术参考。