CN103308937A - 一种二维读出的高位置、高时间分辨探测器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了属于辐射探测技术领域，特别涉及一种二维读出的高位置、高时间分辨探测器。它由支撑板，覆铜，读出电路板，读出条，绝缘层，电极涂层，中间电极玻璃，上电极玻璃，下电极玻璃，绝缘支柱，尼龙丝和高压导线组成。由PCB制作上下两极的读出电路板里面印有两个方向的读出条，外面全部覆铜接地。读出条采用单端读出，另一端通过匹配电阻接地。采用相邻4个读出条的时间信号的平均值来代表离子到达时刻。这种探测器不但具有高的位置分辨，而且还具有高的时间分辨，可广泛用于宇宙射线缪子断层成像，正电子淹没断层成像及其它辐射探测领域。
Description
技术领域
本发明属于辐射探测技术领域，特别涉及一种二维读出的高位置、高时间分辨探测器。
背景技术
多气隙电阻板室（MRPC）是一种新型的气体探测器。由于其具有很好的时间分辨性能，在高能物理实验领域得到了广泛的应用。美国国家实验室相对论重粒子对撞机上的螺旋形径迹探测器采用MRPC技术建造了飞行时间探测器，其它一些大型实验装置也准备采用MRPC建造飞行时间探测器。由于MRPC主要由平板玻璃制成，易于做成大面积探测器，而且成本低，在宇宙射线断层成像、正电子淹没断层成像等领域具有潜在的应用。由于MRPC采用了窄气隙，雪崩发展的尺寸较小，因此有潜力达到很高的位置分辨。常规的MRPC探测器只注重时间分辨，其时间分辨优于100ps，但在射线成像领域位置分辨能力很差。本发明通过设计MRPC的读出方式，实现了读出条阻抗与前端电子学输入阻抗的匹配，在每个读出条只是单端读出的条件下，实现了二维高位置分辨读出。不但减少了电子学道数，而且还达到了很高的时间分辨。其位置分辨能力可达100微米，时间分辨优于100ps。相对于常规的MRPC探测器，该探测器具有很大优越性，在缪子断层成像、医学正电子淹没断层成像及其它辐射探测领域具有广泛的应用。
发明内容
本发明的目的是提供一种二维读出的高位置、高时间分辨探测器，其特征在于，支撑板1连接在读出电路板3有覆铜层2的一面，读出电路板3的另一面上印有读出条4，该另一面与绝缘层5连接，绝缘层5与电极涂层6 连接在一起，而电极涂层6又连接在电极玻璃7上，高压导线10连接在电极涂层6上，组成一组电极结构，上电极玻璃7.1和下电极玻璃7.2周围有绝缘支柱8将其固定，上电极玻璃7.1和下电极玻璃7.2之间有多块中间电极玻璃7固定在绝缘支柱8上，互相之间由直径为0.2-0.3mm的尼龙丝9隔开，构成多气隙电阻板室，上下电极结构对称地分别固定在上电极玻璃7.1和下电极玻璃7.2上。
所述读出电路板采用在印制板上涂覆读出条4细条来读出MRPC的感应信号，并且相邻两条的读出方向相反；通过印制板的外面覆铜接地，接地电阻R；覆铜面积与读出条面积相当。
所述上下两极读出电路板3分别读出X方向和Y方向的信号。
所述对印制板PCB厚度和读出条宽度及间隙进行控制，使得读出条的特性阻抗达到30-75欧姆。
所述在多气隙电阻板室两边的电极涂层6上连接高压导线10，在多气隙电阻板室的气隙中具有很高的场强，因此入射离子原始电离产生的电荷被电场加速会发生雪崩，存在电荷的扩散，同时电极涂层上的感应的电荷也会发生扩散，因此对于每一个入射离子，都会在几个读出条上感应信号；为了得到离子到达多气隙电阻板室的精确时间，采用相邻2条读出条或4条读出条上感应信号的时间平均值或
来表示离子到达时间，经过刻度，其时间分辨小于100ps。
本发明的有益效果是常规的条形读出MRPC需要两端同时读出，通过计算两端的时间平均值来得到离子到达时刻。与常规的相比，本探测器节省了一半的电子学道数。
附图说明
图1为探测器结构图。
图2为读出条结构图。
图3为进行时间分析的示意图。
具体实现方式
本发明提供一种二维读出的高位置、高时间分辨探测器探测器，下面结合附图予以说明。
图1所示为探测器结构图。图中，支撑板1连接在读出电路板3有覆铜层2的一面，读出电路板3的另一面上印有读出条4，该另一面与绝缘层5连接，绝缘层5与电极涂层6连接在一起，而电极涂层6又连接在上电极玻璃7.1或下电极玻璃7.2上，高压导线10连接在电极涂层6上，组成一组电极结构；上电极玻璃7.1和下电极玻璃7.2周围有绝缘支柱8将其固定，上电极玻璃7.1和下电极玻璃7.2之间有多块中间电极玻璃11固定在绝缘支柱8上，互相之间由直径为0.25mm的尼龙丝9隔开，构成多气隙电阻板室；上下电极结构对称地分别固定在上电极玻璃7.1和下电极玻璃7.2上；上下两极读出电路板3分别读出X方向和Y方向的信号，这样可以得到离子入射到MRPC的位置。
所述读出电路板采用在印制板上涂覆读出条4细条来读出MRPC的感应信号，并且相邻两条分别采用不同方向读出的印制电路板，电路板内侧为读出条，读出条一端读出，另一端通过电阻R接地（如图2所示），PCB外侧为覆铜接地，覆铜面积与读出条面积相当，并控制印制板PCB厚度和读出条宽度及间隙，使得读出条的特性阻抗达到35欧姆、45欧姆、50欧姆或65欧姆。
这种二维读出的MRPC是气体探测器，工作气体一般是氟里昂，异丁烷和六氟化硫的混合气体。上下两个电极分别加一定的正负工作高压，使气隙中的场强 达到105V/cm量级。带电离子打到MRPC上时，会使工作气体发生电离，电离的电荷在强场强作用下会发生雪崩，会在上下电极的读出条上感应出电荷信号，将此信号放大就可以同时得到离子入射到MRPC的X方向和Y方向的位置。由于电子雪崩过程存在电荷的弥散，同时电极涂层上感应的电荷也会发生弥散，因此一个入射离子一般会在多个相邻读出条上感应出信号。
为了得到离子到MRPC的精确时间，采用相邻2条或4个读出条上感应出电荷信号的时间平均值
或来代表离子到达时刻。（如图3所示）这种探测器不但具有高的位置分辨，而且还具有高的时间分辨，通过2条或4条读出信号的时间平均值来代表离子达到时刻，时间分辨小于100ps。
由于存在电荷在气隙中和电极涂层上的扩散，因此对于每一个入射离子，都会在几个读出条上感应信号。常规的条形读出MRPC需要两端同时读出，通过计算两端的时间平均值来得到离子到达时刻。与常规的相比，本发明设计的探测器节省了一半的电子学道数。
本探测器可广泛用于宇宙射线缪子断层成像，正电子淹没断层成像及其它辐射探测领域。
Claims (3)
1.一种二维读出的高位置、高时间分辨探测器，其特征在于，支撑板（1）连接在读出电路板（3）有覆铜层（2）的一面，读出电路板（3）的另一面上印有读出条（4），该另一面与绝缘层（5）连接，绝缘层（5）与电极涂层（6）连接在一起，而电极涂层（6）又连接在上电极玻璃（7.1）或下电极玻璃（7.2）上，高压导线（10）连接在电极涂层（6）上，组成一组电极结构，上电极玻璃（7.1）和下电极玻璃（7.2）周围有绝缘支柱（8）将其固定，上电极玻璃（7.1）和下电极玻璃（7.2）之间有多块中间电极玻璃（11）固定在绝缘支柱（8）中间，构成多气隙电阻板室；上下电极结构对称地分别固定在上电极玻璃（7.1）和下电极玻璃（7.2）上；所述读出电路板（3）上印有的读出条（4）用来读出MRPC的感应信号，并且相邻两条的读出方向相反；通过印制板的外面层的覆铜层（2）接地，接地电阻R；覆铜面积与读出条面积相当；所述上下两极读出电路板（3）分别读出X方向和Y方向的信号。
2.根据权利要求1所述一种二维读出的高位置、高时间分辨探测器，其特征在于，所述对印制板PCB厚度和读出条宽度及间隙进行控制，使得读出条的特性阻抗达到30-75欧姆。
3.根据权利要求1所述一种二维读出的高位置、高时间分辨探测器探测器，其特征在于，所述在多气隙电阻板室两边的电极涂层（6）上连接高压导线（10），在多气隙电阻板室的气隙中产生很高的场强，因此入射离子原始电离产生的电荷被电场加速会发生雪崩，存在电荷的扩散，同时电极涂层（6）上的感应的电荷也会发生扩散，因此对于每一个入射离子，都会在几个读出条上感应信号；为了得到离子到达多气隙电阻板室的精确时间，采用相邻2条读出条或4条读出条上感应信号的时间平均值
或
来表示离子到达时间，经过刻度，其时间分辨小于100ps。
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| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN103308937A (zh) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103954986A (zh) * | 2014-04-17 | 2014-07-30 | 清华大学 | 高位置分辨mrpc探测器的复用读出方法及系统 |
| CN104614755A (zh) * | 2015-01-06 | 2015-05-13 | 清华大学 | 高计数率多气隙阻性板室探测器 |
| WO2018103434A1 (zh) * | 2016-12-07 | 2018-06-14 | 清华大学 | 检查设备和检查方法 |
| CN111650633A (zh) * | 2020-06-24 | 2020-09-11 | 中国科学技术大学 | 高计数率电阻板室探测器的制备方法 |
| CN113625329A (zh) * | 2021-06-24 | 2021-11-09 | 清华大学 | 对伽马光子敏感的阻性板室探测器 |
| CN113777134A (zh) * | 2021-08-26 | 2021-12-10 | 中国原子能科学研究院 | 一种定位方法、读出电极及微结构气体探测器 |
| WO2022267105A1 (zh) * | 2021-06-25 | 2022-12-29 | 中国科学技术大学 | 气体探测器制作方法、气体探测器及射线探测装置 |
| CN115685308A (zh) * | 2022-12-27 | 2023-02-03 | 成都理工大学 | 一种基于域随机化的缪子成像方法 |
| CN116626148A (zh) * | 2023-05-18 | 2023-08-22 | 中国科学技术大学 | 一种多气隙电阻板室探测器及其制备方法 |
| RU2813557C1 (ru) * | 2023-10-02 | 2024-02-13 | Объединенный институт ядерных исследования (ОИЯИ) | Позиционно-чувствительный детектор тепловых и холодных нейтронов на основе плоскопараллельной резистивной камеры |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1415076A (zh) * | 1999-12-29 | 2003-04-30 | 埃克斯康特尔股份公司 | 射线照相的方法与装置和辐射检测器 |
| CN1920595A (zh) * | 2006-08-10 | 2007-02-28 | 清华大学 | 一种正电子扫描成像装置 |
| CN101290352A (zh) * | 2008-06-13 | 2008-10-22 | 清华大学 | 一种基于气体电子倍增器的计数式线阵成像探测器 |
| CN101339251A (zh) * | 2008-06-13 | 2009-01-07 | 清华大学 | 一种射线粒子的二维位置灵敏辐射探测装置 |
| CN101403766A (zh) * | 2008-11-03 | 2009-04-08 | 清华大学 | 一种新型快中子探测器 |
| CN202533586U (zh) * | 2011-11-14 | 2012-11-14 | 北京高能科迪科技有限公司 | 辐射探测器用信号读出条 |
-
2013
- 2013-06-26 CN CN2013102601427A patent/CN103308937A/zh active Pending
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1415076A (zh) * | 1999-12-29 | 2003-04-30 | 埃克斯康特尔股份公司 | 射线照相的方法与装置和辐射检测器 |
| CN1920595A (zh) * | 2006-08-10 | 2007-02-28 | 清华大学 | 一种正电子扫描成像装置 |
| CN101290352A (zh) * | 2008-06-13 | 2008-10-22 | 清华大学 | 一种基于气体电子倍增器的计数式线阵成像探测器 |
| CN101339251A (zh) * | 2008-06-13 | 2009-01-07 | 清华大学 | 一种射线粒子的二维位置灵敏辐射探测装置 |
| CN101403766A (zh) * | 2008-11-03 | 2009-04-08 | 清华大学 | 一种新型快中子探测器 |
| CN202533586U (zh) * | 2011-11-14 | 2012-11-14 | 北京高能科迪科技有限公司 | 辐射探测器用信号读出条 |
Non-Patent Citations (8)
| Title |
|---|
| LI CHENG ET AL.: "A Prototype of the High Time Resolution MRPC", 《高能物理与核物理》 * |
| WANG YI ET AL.: "An MRPC for fast neutron detection", 《CHINESE PHYSICS C》 * |
| ZHAO YAN-E ET AL.: "Cosmic ray test results of 2×4-gap MRPC", 《中国科学技术大学学报》 * |
| 李洋 等: "多气隙电阻板室探测 X 射线研究", 《核电子学与探测技术》 * |
| 李澄 等: "高时间分辨MRPC的位置灵敏读出方法", 《高能物理与核物理》 * |
| 罗明 等: "MRPC 探测快中子研究", 《核电子学与探测技术》 * |
| 邵明 等: "新型气体探测器MRPC", 《中国科学：物理学 力学 天文学》 * |
| 龙远奎 等: "MRPC模型优化研究", 《能源研究与管理》 * |
Cited By (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103954986A (zh) * | 2014-04-17 | 2014-07-30 | 清华大学 | 高位置分辨mrpc探测器的复用读出方法及系统 |
| CN104614755A (zh) * | 2015-01-06 | 2015-05-13 | 清华大学 | 高计数率多气隙阻性板室探测器 |
| WO2018103434A1 (zh) * | 2016-12-07 | 2018-06-14 | 清华大学 | 检查设备和检查方法 |
| CN111650633A (zh) * | 2020-06-24 | 2020-09-11 | 中国科学技术大学 | 高计数率电阻板室探测器的制备方法 |
| CN113625329A (zh) * | 2021-06-24 | 2021-11-09 | 清华大学 | 对伽马光子敏感的阻性板室探测器 |
| CN113625329B (zh) * | 2021-06-24 | 2025-01-21 | 清华大学 | 对伽马光子敏感的阻性板室探测器 |
| GB2621954A (en) * | 2021-06-25 | 2024-02-28 | Univ Science & Technology China | Gas detector fabrication method, gas detector, and ray detection device |
| WO2022267105A1 (zh) * | 2021-06-25 | 2022-12-29 | 中国科学技术大学 | 气体探测器制作方法、气体探测器及射线探测装置 |
| US12422577B2 (en) | 2021-06-25 | 2025-09-23 | University Of Science And Technology Of China | Gas detector fabrication method, gas detector, and ray detection device |
| CN113777134A (zh) * | 2021-08-26 | 2021-12-10 | 中国原子能科学研究院 | 一种定位方法、读出电极及微结构气体探测器 |
| CN113777134B (zh) * | 2021-08-26 | 2022-11-01 | 中国原子能科学研究院 | 一种定位方法、读出电极及微结构气体探测器 |
| CN115685308A (zh) * | 2022-12-27 | 2023-02-03 | 成都理工大学 | 一种基于域随机化的缪子成像方法 |
| CN115685308B (zh) * | 2022-12-27 | 2023-03-17 | 成都理工大学 | 一种基于域随机化的缪子成像方法 |
| CN116626148B (zh) * | 2023-05-18 | 2024-02-23 | 中国科学技术大学 | 一种多气隙电阻板室探测器及其制备方法 |
| CN116626148A (zh) * | 2023-05-18 | 2023-08-22 | 中国科学技术大学 | 一种多气隙电阻板室探测器及其制备方法 |
| RU2813557C1 (ru) * | 2023-10-02 | 2024-02-13 | Объединенный институт ядерных исследования (ОИЯИ) | Позиционно-чувствительный детектор тепловых и холодных нейтронов на основе плоскопараллельной резистивной камеры |
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