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多絲正比室（多絲正比室）

次瀏覽 | 更新時(shí)間：2023-05-16

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多絲正比室

多絲正比室是指工作在氣體特性曲線的正比區(qū)，且具有多絲結(jié)構(gòu)的一種新型粒子探測(cè)器。

基本信息

外文名	multiwireproportional chamber
發(fā)明者	G.夏帕克

正文

工作在氣體特性曲線的正比區(qū)(見氣體電離探測(cè)器)，且具有多絲結(jié)構(gòu)的一種新型粒子探測(cè)器。1968年G.夏帕克等在深入研究正比計(jì)數(shù)器原理的基礎(chǔ)上在歐洲核子中心(CERN)制成第一個(gè)可供使用的多絲正比室。正比計(jì)數(shù)器是由一根陽極絲和一個(gè)構(gòu)成陰極的管子所組成。絲置于管子中心，工作在正比區(qū)。原理是：通過加較高電壓而獲得較大電場(chǎng)強(qiáng)度，粒子在管內(nèi)電離產(chǎn)生的電子將在二次碰撞間受電場(chǎng)加速獲得足夠能量，從而再電離其他氣體分子，最后收集到的電離數(shù)（輸出脈沖）將比初始電離大許多，但又正比于初始電離。早在20世紀(jì)30年代，正比計(jì)數(shù)管就已獲得廣泛應(yīng)用。但由于管子外殼限制，難以制成空間定位精度高的大面積探測(cè)器。1949～1956年有不少人想試制具有多根陽極絲，公用同一陰極，裝在同一室殼內(nèi)的“多絲正比計(jì)數(shù)器”。但都沒有成功。夏帕克指出多絲構(gòu)造的機(jī)制是：在電場(chǎng)和一定氣體條件下，入射粒子在陽極絲附近由電離而引起氣體放大，產(chǎn)生“雪崩”式的電離增殖，在該絲上建立一個(gè)負(fù)脈沖，而相鄰之陽極絲及陰極絲平面感應(yīng)出相反極性的正脈沖，至于電容耦合的同極性脈沖通常小于1/10，且可改變電容使之更小。因此，使用只對(duì)負(fù)極性脈沖靈敏的放大器，就可使每根陽極絲像一個(gè)正比計(jì)數(shù)器一樣獨(dú)立地對(duì)入射粒子計(jì)數(shù)和定位，其定位區(qū)域以二根陽極絲距離之半為界，即某絲上有脈沖輸出，就表明有一粒子入射在該絲的1/2絲距區(qū)域內(nèi)。

多絲正比室

多絲正比室有方形、長(zhǎng)方形、圓筒形等。常見的方形室見結(jié)構(gòu)示意圖，小的面積僅幾十平方毫米，大的達(dá)十幾平方米。陽極絲常用20μm、40μm直徑的鍍金鎢絲，陰極絲通常用 100μm左右的鈹銅絲、鍍金鎢絲或不銹鋼絲。最常見的室框架為玻璃纖維板，窗為滌綸薄膜。氣體常用流通式，最有名的是體積之比為75.0％氬＋24.5％異丁烷＋0.5％氟里昂13B1構(gòu)成的“魔異氣體”。各絲均接有放大器，并連接計(jì)算機(jī)進(jìn)行精確的定位測(cè)量和在線分析。

目前多絲室已廣泛應(yīng)用于粒子物理實(shí)驗(yàn)，成為高能物理實(shí)驗(yàn)的主要探測(cè)器之一，許多實(shí)驗(yàn)已達(dá)到使用幾千甚至幾萬根陽極絲的規(guī)模。此外，它還廣泛應(yīng)用于核物理、天文學(xué)及宇宙線物理中，并正在逐步應(yīng)用于醫(yī)學(xué)、生物學(xué)等領(lǐng)域，如X 射線、正電子、質(zhì)子或中子的照相診斷。

多絲正比室獲得廣泛應(yīng)用的原因是：定位精度高(幾百微米)、時(shí)間分辨好 (約20納秒)、允許高計(jì)數(shù)率（每秒絲）、直流高壓下自觸發(fā)工作、連續(xù)靈敏、能同時(shí)計(jì)數(shù)和定位、易加工成各種形狀和尺寸、能在高磁場(chǎng)中工作、有較好的能量分辨本領(lǐng)，并可從一個(gè)室單元中同時(shí)讀出x、y兩維坐標(biāo)。

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