闪烁探测器.ppt

1、2005年9月12月 合肥,1,一、射线测量,射线是单能，但不能直接被记录，而是通过三种效应产生次级电子间接被记录。所以单能射线能谱除了峰之外还有较大的连续谱。,5-5 闪烁探测器的应用,2005年9月12月 合肥,2,全能峰,射线能量1/n),2005年9月12月 合肥,36,BEPC TOF,2005年9月12月 合肥,37,Endcap TOF,The Endcap TOF （ETOF）of Beijing Spectrometer(BESIII) is consisted of 2*48 pieces of trapezoidal scintillator (BC408). Its m

2、ain physics goal is to realize the separation at momentum up to 1Gev/c, and the intrinsic time resolution reach to 80ps.,800,966,1676,2005年9月12月 合肥,38,Beam test,T-A correlation,T-P correlation,The time distribution after T-A and T-P corrected,X-direction,Y-direction,2005年9月12月 合肥,39,Test Results,The

3、 primary results show that the time resolution of ETOF with Tyvek paper wrapped is between 75-90 ps.,2005年9月12月 合肥,40,高时间分辨TOF对物理研究的重要意义,MRPC TOF + TPC clean e ID down to 0.2 GeV/c,Prototype modules met allperformance specs in the STARenvironment and producedimportant physics on PIDdCronin Effect,Pr

4、oposal reviewed and approved bySTAR and BNL Management Submitted to DOE,2005年9月12月 合肥,41,Summary of TOF calibration,(包含电子学的时间晃动和径迹、动量测量等探测器因素),TOFr performance,2005年9月12月 合肥,43,2、高能全吸收量能器,测量高能粒子的能量。测量高能射线和电子的电磁簇射量能器；测量强子的强子簇射量能器。完全由闪烁体组成，可以是整块的，最大的NaI(Tl)晶体750250；也可以是小块拚起来，两块750250 迭成750500 ，每个长500，

5、边长75的NaI(Tl)晶体，1、7、19等组合成任意大截面。取样型：由簇射介质和探测器灵敏层相间组成。电磁量能器常用高Z、小X0的Pb做吸收体以压缩体积。强子量能器常用Fe或Cu做吸收体。,2005年9月12月 合肥,44,取样型簇射计数器,取样型簇射计数器的几种单元结构簇射介质与塑料闪烁体夹层式。簇射介质与多丝室夹层式。液氩电离室型。,2005年9月12月 合肥,45,Energy loss by Bremsstrahlung (charge particles),Energy loss by ionization only for e,电磁簇射 Electromagnetic Showe

6、r,辐射长度Xo：高能电子由于韧致辐射损失能量，其平均能量减小到原初能量的1/e时所通过介质的平均厚度。近似有：,2005年9月12月 合肥,46,Material Z A X0(cm) I(cm)Tungsten 74 184 0.35 10.3Lead 82 207 0.56 17.1Copper 29 63.5 1.44 15.1Iron 26 56 1.77 16.8Silicon 14 28 9.4 45.5Al 13 27 8.9 39.4C 6 12 19 38.1He(gas) 2 4 5.3E5 3.6E5,2005年9月12月 合肥,47,Why Crystal Calor

7、imeter,Photons and electrons are fundamental particles for the SM and new physics.Performance of a crystal calorimeter is well understood:Good energy, position and photon angular resolution;Good e/photon identification and reconstruction efficiency;Good missing energy resolutions;Good jet energy res

8、olution with energy flow.,2005年9月12月 合肥,48,BaBar CsI(Tl) Resolution,A crystal calorimeter at low energies,Good light yield of CsI(Tl) provides excellent energy resolution at low energies,6580 CsI(Tl),2005年9月12月 合肥,49,L3 BGO Resolution,12k BGO,2005年9月12月 合肥,50,CMS PWO Resolution,Designed Resolution,7

9、7k PWO,2004 Beam Test,Resolution,Monitoring,2005年9月12月 合肥,51,Summary of Crystals for HEP,a. at peak of emission; b. up/low row: slow/fast component; c. measured by PMT of bi-alkali cathode.,2005年9月12月 合肥,52,Sudbury Neutrino Observatory（加拿大）,e+dp+p+e-(CC)x+dp+n+ x(NC)x+ e- x+ e-(ES)探测器在地下6010m,12米直径的

10、容器内装1000吨超纯重水。由9456个20cm PMT组成成像Cerenkov探测器,2005年9月12月 合肥,53,超级神岗探测器在1000米地下，50000吨高纯水，13000个PMT,2005年9月12月 合肥,54,小结,闪烁计数器时间快，效率高，能探测各种类型的带电粒子，也能探测中性粒子（如中子和射线）。既能测量粒子的数目，又可以测量粒子的能量，是应用极其广泛的探测器之一。塑料闪烁体发光衰减时间只有1几个ns，允许应用于高计数率。结构简单，可以加工成不同形状，面积可以做得很大，可以在强本底下工作，价格便宜，有较好的机械强度，因此在高能物理实验中被大量使用，用作触发计数器、飞行时间谱仪、计数器望远镜等，进行粒子触发、位置测量、飞行时间测量等。闪烁探测器在核物理实验、粒子天文学、核医学、地质探测和工业成像等领域应用十分广泛。,