宇宙线测试平台及高分辨mrpc技术研究

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1、中圈料誊艘求犬誊博士学位论文万方数据宇宙线测试平台及高分辨MRPC技术研究作者姓名：陈天翔学科专业：粒子物理与原子核物理导师姓名：李澄教授完成时间：二O一五年三月万方数据UniversityofScienceandTechnologyofChinaADissertationforDoctor’SDegreeCosmicRayTestPlatformandHighResolutionMRPCTechnologyAnthor’SName：Speciality：Supervisor：Finishedtime：Tianxia

2、ngChenParticleandNuclearPhysicsProf．ChengLiMarch，2015万方数据中国科学技术大学学位论文原创性声明本人声明所呈交的学位论文．是本人在导师指导下进行研究工作所取得的成果。除己特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含任何他人已经发表或撰写过的研究成果。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均已在论文中作了明确的说明。作者签名：删签字日期：卫![叫中国科学技术大学学位论文授权使用声明作为申请学位的条件之一，学位论文著作权拥有者授权中国科学技术大学拥有学位论文的部分使用权，即：

3、学校有权按有关规定向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅，可以将学位论文编入《中国学位论文全文数据库》等有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。本人提交的电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。保密的学位论文在解密后也遵守此规定。叼么开口保密(——年)作者签名：j堑叁猛导师签名：签字日期：泡盆万万方数据摘要高分辨宇宙线测试平台是实验室条件下开展粒子探测器研发的重要基础。近年来发展起来的多气隙电阻板室(Multi．gapResistivePlateChambe

4、rs，简称MRPC)，具有高时间分辨，结构简单，可实现大面积探测器的制造，造价低廉等优点。基于MRPC技术构建大面积的宇宙线测试平台，面临许多需要研究解决的课题。为此，论文针对高时间分辨MRPC技术特点开展多方面的研究，内容涉及探测器模块设计和制作、快电子学放大技术、高性能的数据获取系统，以及实验数据处理方法。作者在论文研究期间对高时间分辨MRPC技术及相关实验方法进行了深入的研究，参与不同结构的MRPC研制，并为不同的实验研制了多个宇宙线测试平台，包括：1)用作STARp-子探测器(MuonTelescopeDet

5、ector，MTD)的长读出条MRPC(LMRPC)的批量制作、测试及相关宇宙线测试平台研制；2)基于MRPC模型的大面积高分辨宇宙线测试平台的搭建以及宇宙线u子一维成像相关实验方法研究；3)BESIII—ETOF升级MRPC研制及相关宇宙线测试平台研制。这些研究课题都是首次开展，并获得许多了新成果。u子由于不参与强相互作用，可以作为深入了解强相互作用QGP内部机制的探针。STAR谱仪在最外层增加“子探测器，希望通过测量中心快度区几个GeV／c的p子，实现QGP热辐射过程中di—p对、夸克偶素、光矢量介子、QGP以及

6、Drell．Yan产生过程中可能存在的夸克胶子共振态等方面的测量与研究。这就要求MTD探测器对动量为几个GeV／c的u子具有较好的探测效率与时间分辨，以及一定的位置分辨；同时还需要较大的探测面积(因为u子探测器位于整个谱仪的最外层)，因此MRPC技术被选择用于MTD。在进行u子鉴别时，通常把时间投影室(TimeProjectionChamber，TPC)测量得到的粒子径迹外推到MTD探测器上，通过比较外推到MTD探测器上的径迹击中点与MTD本身读出的信号的位置，进行缪子判选。根据S’Imt的时间投影室重建径迹的方法，

7、通过比较宇宙线“子在TPC中留下的两段径迹外推到MTD上的动量大小，可以进一步提高u子鉴别的能力。物理运行的数据分析显示，MTD的时间分辨<100ps，探测效率>95％，位置分辨约lcm。综合电离能损判选，径迹外推匹配，飞行时间信息，可以实现纯净的缪子鉴别，STRA．MTD成为世界上首个采用定时MRPC技术的大面积u子探测器阵列。科大高能物理实验室负责了其中50个探测器模块的制作及测试工作，作者参与了其中多个探测器模块的制作，并采用两个闪烁万方数据摘要体配合四个光电倍增管的宇宙线测试平台方案结合基于MAX3760放大

8、器的MRPC前端电子学系统对探测器性能进行了批量测试。在制作和测试过程中作者还对MRPC探测器的基本结构、制作工艺、工作原理、输出信号特点、读出电子学及相应的实验数据处理方法等方面进行了研究。基于MAX3760放大器的前端电子学系统，需要利用ADC、TDC分别收集MRPC探测器的时间信息和幅度信息，这使得电子学系统较为复杂，多个MRPC模块的同