基于THGEM的单光子探测的阳离子回流研究

摘要

切伦科夫探测器要求有大的有效面积,能够承受高的计数率,并可以在强磁场下工作.基于这些需求,涂覆光阴极CsI的TtIGEM具有很大优势.但是,在电子倍增过程中会产生的大量阳离子在电场作用下向光阴极轰击会加速光阴极CsI的老化,从而导致其量子效率降低或产生私生电子而导致放电.为了减少这种阳离子回流效应,设计了一种新的THGEM结构:使用双层层叠THGEM,并使得其中一层的孔距是另一层的一半.通过结构上的改进,使得电子仍然能够通过THGEM的小孔进行雪崩放大,而阳离子更多的则被下层THGEM收集,仅有少量的阳离子能够进入漂移区,从而降低了阳离子对光阴极造成的损伤.在本文中,对这个新型THGEM结构进行了细致的研究:使用Ar/C02(70％/30％),在选择合适的高压配置下,其增益与常用的THGEM结构减少约1倍,但阳离子回流减少了98％以上.相应的MC模拟也给出相同的结果.