CSR外靶實驗T0探測器的研究.pdf

1、蘭州重離子加速器冷卻儲存環(huán)(HIRFL-CSR)的建成，形成了以重離子物理為核心的學科群。CSR外靶建成產生束流以后，緊接著建立的首期CSR外靶實驗系統(tǒng)，主要進行重離子碰撞動力學以及放射性束流的研究。外靶實驗裝置包含γ探測器、大接受度二極磁鐵、帶電徑跡探測器、飛行時間譜儀、起始時間探測器和中子探測器，其中起始時間探測器又稱為T0探測器。首期的CSR外靶實驗裝置中的T0探測器采用塑料閃爍體配合光電倍增管(PMT)技術，為了提高T0探測器的

2、接受度，需要將靶點置于磁場附近，而PMT受磁場影響，因此必須采用新的技術原理重新設計T0探測器，本文研究采用MRPC技術建造T0探測器的關鍵問題，以期為實際設計提供參考。研究工作主要包括兩個方面:
　　1、研究了MRPC的能量沉積問題。采用pi+與proton入射，選擇0°到50°的入射角、100MeV到900MeV的入射動能，對粒子穿過單塊MRPC的能量沉積問題進行研究。仿真結果發(fā)現粒子的能量沉積在36MeV到4MeV的范圍內，

3、且入射粒子的能量越高，能量損失越小。在CSR外靶主要使用的能量范圍500MeV到900MeV內，proton能損比值最大為2.2％，pi+能損比值最大為1.4％，對后續(xù)的探測器不會產生太大影響。
　　2、仿真了單層、圓筒和雙層三種不同結構的T0探測器時間分辨率。根據與CSR外靶實驗入射粒子能量分布類似的粒子動量分布圖，擬合了產生該動量分布粒子的數學描述，取隨機數作為Geant4發(fā)射的pi+粒子動能，根據Geant4給出的時間進行計

4、算，得出了單層、圓筒和雙層三種結構T0探測器的時間分辨率分別為2.37±0.08ps、2.43±0.09ps、0.306±0.005ps。可見單層和圓筒結構的時間分辨率相差無幾，雙層結構比單層與圓筒結構的時間分辨率好一個數量級，顯然采用雙層結構更能提高T0精度。
　　論文介紹了用于T0探測器的各種技術，分析了MRPC作為T0探測器的優(yōu)勢，并對MRPC的結構及物質材料進行闡述，在此基礎上仿真了粒子穿過MRPC的能量沉積情況，并對MR