利用ICCD定位宇宙线来测量探测器时间分辨的方法研究.pdf

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1、物理学报AetaPhys．Sin．Vo1．61，No．7(2012)07291)4利用ICCD定位宇宙线来测量探测器时间分辨的方法研究永吕绮雯)t郑阳恒2)田彩星)刘福虎)蔡啸3)方建)高龙3)葛永帅3)刘颖彪3)孙丽君3)孙希磊3)牛顺利3)王志刚3)谢宇广3)薛镇3)俞伯祥3)章爱武3)胡涛3)吕军光3)1)(山西大学理论物理研究所，太原030006)2)(中国科学院研究生院，北京100049)3)(中国科学院高能物理研究所，北京100049)(2011年11月2日收到；2011年11月30日收到修改稿)本研究采用双层150nl1]lx150m

2、ln闪烁条阵列定位宇宙线的入射和出射位置．阵列信号光使用波移光纤吸收传输，在ICCD相机前插入前置像增强器，使信号光延迟大于200ns，使ICCD可以由外部高速触发信号控制，有效记录随机触发事例．该宇宙线定位系统可以同时多点密集测量通用探测器测试平台的时间分辨和闪烁光的渡越时间．该新方法与传统时间分辨测量方法相比提高了30倍以上的效率．实验结果显示：时间探测器的时间分辨好于200ps，满足通用探测器测试平台的设计要求．关键词：ICCD，宇宙线定位，时间探测器，时间分辨PACS：29．40．Mc1引言设计中的通用探测器测试平台由时间探测器和位置探测器

3、组成．时间探测器由6个BC408厚塑大尺寸粒子探测器的性能测量由于受放射源料闪烁体模块并排排列组成，每个模块闪烁体尺寸带电粒子的穿透能力的限制，多采用加速器束流或为1100mm~156ram~50mlI1，两端通过透紫有机宇宙线(近地成分主要为子)进行时间和位置标玻璃光导过渡耦合，由快光电倍增管(PMT)读出．定的刻度和测试，并给出探测器的探测效率与时间其主要用途如下：为电子学系统提供触发时间；给分辨等参数．目前在国内只有高能物理研究所一条出宇宙线事例的时间起点，精度要求好于200ps，以正规的粒子试验束流[1】’可以提供单粒子(e士，士，满足一般

4、丝室探测器对时间起点的要求；给出宇宙p土)试验束，由于该试验束仅能在同步辐射专用模线击中的区域范围，设计中的平台位置探测器电子式运行的空余时间使用，运行使用时间和周期受到学读出按区域采用域编码读出，有效减少读出电子比较大的制约．基于使用时间与单粒子束流效率问学读出道数．题，以及国内粒子物理实验探测器的性能研究需求为了研究此实验平台时间探测器的时间分辨等考虑，拟建立一个提供用户使用的利用宇宙线进参数，本文采用ICCD并行读出定位法，利用宇宙线行探测器性能测试的通用实验平台．给出了时间探测器的时间分辨．中国科学院“百人计划”基金和国家基础科学人才培养基

5、金(批准号：儿103210)资助的课题．十E—mail：luqw@ihep．ac．cn④2012中国物理学会ChinesePhysicalSocietyhttp：／／wulixb．inhy．nc．cn物理学报ActaPhys．Sin．Vo1．61，No．7(2012)072904化而变化的程度明显减小左端采用原备件R549．5光电倍增管，右端采用时一一∞IIIIu＼∞卜．一＼垦富一一。口口u＼∞卜．一＼间F一苦分辨稍好的xp2020型光电倍增管．∞∞∞∞坞的∞∞u∞u加0Om0500OOO5．2闪烁光渡越时间分布对四组数据的时间差进行拟合，如图l0

6、所示，纵轴为两端光电倍增管测量的时间差，单位为ps，横轴为被测厚闪烁体长度方向坐标，单位为mrn．通400800120016002000过拟合可以求出闪烁光在塑料闪烁体中的渡越时幅度／(o．25pC／channe1)间为7．06ps／mm，图中R为拟合曲线置信度．闪烁光渡越时间用于对宇宙线击中位置定域，通过时间图7时间一幅度修正前探测器测量得到的时间直接初步判断粒子击中的区域，位置分辨约为4到6倍时间分辨除以渡越时间，约为140IIlII1，设计中的通用探测器测试平台的位置探测器电子学读出可以根据粗估的击中区域采用域编码读出，有效减少读出电子学读出

7、道数．400800120016002000幅度／(o．25pC／channe1)图8时间一幅度修正后5测量结果与讨论5．1时间分辨图10—T~-T一2时间差分布每一组测量数据为间距lOmm的15个点，在被测厚闪烁体上不同长度位置一共测量了四组数据，每组数据中最两端数据由于统计数少，统计涨5．3结果讨论落比较大．图9中+为双端光电倍增管包含0涨落的平均时间分辨，一为双端光电倍增管平均时本实验利用ICCD定位宇宙线测量，可以用于间分辨，为双端光电倍增管加权平均时间分辨．探测器的时间分辨测量．该方法与目前束流实验的测量方法相比，不受加速器束流实验条件限制

8、，可以在普通实验室条件下利用宇宙线进行测量，可以密集多点取数，长时间测量．传统利用宇宙线测量法[5]，由于不能分辨宇宙线位