Исследование усилительных характеристик толстого ГЭУ при криогенных температурах

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Физический факультет

Кафедра общей физики

Казанцев Осип Сергеевич

       КУРСОВАЯ   РАБОТА

«Исследование усилительных характеристик толстого ГЭУ

при криогенных температурах»

Электромагнитный практикум, 2 курс, группа 9332

Преподаватель электромагнитного практикума

В.Л. Курочкин

«»2010 г.

Научный Руководитель

 ________________  А.Ф. Бузулуцков

«»2010 г.

Новосибирск, 2010 г.

Аннотация. В этой работе ведётся исследование работы толстых газовоэлектронных умножителей типа ThGEM  и измерение коэффициента усиления двухкаскадного умножителя с помощью гейгеровского фотодиода G-APD в качестве регистратора в ксеноновой атмосфере при криогенных температурах.

           Введение.

Криогенный двухфазный лавинный детектор состоит из шазовых электронных умножителей (ГЭУ) находящихся в благородном газе при криогенных температурах. Такие детекторы могут быть использованы в двухфазном режиме. Их бурное развитие связано с  возможностью их использования в экспериментах с регистрацией редких событий, например: поиск темной материи, детектирование нейтрино, и ещё в области медицинской визуализации (позитронной эмиссионной томографии). Эти детекторы могут работать в режиме счета одиночных фотонов, что делает их очень привлекательным для экспериментов с низким уровнем шума. Наиболее многообещающие результаты были получены с двухфазными лавинными детекторами в аргоне, обеспечивающими усиление, достигающее 10⁴.

Сигнал с отверстий толстых ГЭУ можно считывать при помощи гейгеровских лавинных фотодиодов (G-APD), Это значит, что зарядовое считывание заменяется оптическим и это может быть предпочтительно для сверхчувствительных экспериментов, если говорить о шумовых и усилительных характеристиках детектора. Действительно, типичное усиление, достигнутое в двухфазных лавинных детекторах, основанных на ГЭУ или толстых ГЭУ – ниже 10⁴, и, следовательно, может не быть достаточным для работы в режиме счета одиночных электронов.

Характеристики G-APD при криогенных температурах превосходят характеристики при  комнатной температуре: уровень шума значительно меньше, в то время как амплитудное разрешение и максимальное усиление может быть существенно увеличено.

Ранее проводились исследования оптического считывания с толстых ГЭУ в двухфазном лавинном аргонном детекторе где использовались G-APD, покрытые переизлучателем чувствительным к ультрафиолетовым сцинтилляциям. Был получен сигнал на G-APD с амплитудой 200 фотоэлектронов при усилении на толстых ГЭУ, порядка 100, для рентгеновского излучения с энергией 6 КэВ.

Предполагалось, что сцинтилляции в аргоне происходят главным образом в ультрафиолетовой области, имея максимум при 128 нм что приводит к необходимости использования переизлучателя (сместителя спектра) на фотодетекторах видимого диапазона.

В данной работе, для оптического считывания с толстого ГЭУ, переизлучатель не использовался. В текущей работе представлены результаты по изучению усилительных характеристик толстых ГЭУ при криогенных температурах.

1  Теоретическая часть.

1.1       ГЭУ.

Газовый электронный умножитель представляет собой тонкую диэлектрическую полиимидную пленку толщиной 50 мкм, покрытую с обеих сторон медной