Детекторы ионизирующих излучений и фотодетекторы на основе газовых электронных умножителей

• Автор: Бузулуцков, Алексей Федорович
• Шифр специальности: 01.04.01
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 223 с. : ил.

Оглавление
Введение
Часть 1. Детекторы ионизирующих излучений на основе газовых электронных умножителей (ГЭУ)

Глава 1. Принципы работы ГЭУ

1.1. Принципиальная схема ГЭУ

1.2. Свойства ГЭУ

1.3. Другие газовые усилительные структуры с отверстиями

Глава 2. Физических основы работы ГЭУ и их характеристики

2.1. Оптимизация параметров однокаскадных ГЭУ

2.2. Каскадные ГЭУ и их характеристики

2.3. Физические процессы в каскадных ГЭУ
2.4. Работа ГЭУ в чистых благородных газах
2.5. Измерение ионизационных коэффициентов и лавинные механизмы в плотных благородных газах
2.6. Ионный обратный ток (ИОТ) в каскадных ГЭУ
2.6.1. Измерения ИОТ
2.6.2. Модель ИОТ
2.6.3. Электрические и фотоэлектрические затворы для подавления ИОТ
Глава 3. Детекторы на основе ГЭУ, работающие при комнатной температуре
3.1. Развитие методики детекторов на основе ГЭУ в ИЯФ
3.2. Трековые детекторы на основе ГЭУ
3.2.1. Одно- и двухкаскадные микроструктурные газовые детекторы
3.2.2. Трековые характеристики трехкаскадных ГЭУ
3.2.3. Устойчивость к пробоям каскадных ГЭУ
3.3. Детектор с визуализацией событий с оптическим считыванием
3.4. Детекторы на основе ГЭУ, работающие при высоких давлениях
3.4.1. Работа ГЭУ при высоких давлениях в газовых смесях с молекулярными добавками
3.4.2. Работа ГЭУ при высоких давлениях в чистых благородных газах
Глава 4. Криогенные лавинные детекторы на основе ГЭУ
4.1. Введение в криогенные лавинные детекторы
4.2. Криогенные газовые лавинные детекторы при температурах выше 77 К
4.2.1. Экспериментальная установка
4.2.2. Усилительные характеристики
4.2.3. Форма анодных сигналов: обратные связи и подвижности ионов
4.3. Криогенные газовые лавинные детекторы при температурах ниже 77 К
4.3.1. Экспериментальная установка
4.3.2. Работа ГЭУ в Не и Ие при низких температурах
4.4. Криогенные двухфазные лавинные детекторы
4.4.1. Принципы работы
4.4.2. Экспериментальная установка
4.4.3. Усилительные характеристики
4.4.4. Электронная эмиссия из жидкости в газ
4.4.5. Амплитудные и временные характеристики
4.4.6. Стабильность работы
4.4.7. Регистрация событий с малым выделением энергии
4.4.8. Криогенные двухфазные лавинные детекторы с Сз1 фотокатодом
4.5. Заключение к главе
Часть 2. Газовые фотодетекторы с твердыми фотокатодами
(ГФД)
Глава 5. Типы ГФД и их принципы работы

Глава 6. Эффективные фотокатоды для газовых фотодетекторов
6.1. Типы фотокатодов
6.2. Эффективные фотокатоды для УФ области
6.2.1. Хронология исследований СяІ фотокатода
6.2.2. Экспериментальные установки для УФ фотокатодов и диэлектрических пленок
6.2.3. Термическая обработка и стабильность УФ фотокатодов
6.3. Эффект обратного рассеяния фотоэлектронов на СяІ фотокатод в газе
6.4. Усиление фотоэлектронной эмиссии из СяІ в сильном электрическом поле
6.4.1. Экспериментальные результаты
6.4.2. Модель усиления фотоэлектронной эмиссии в электрическом поле
6.5. Эффективные фотокатоды для видимой области
6.5.1. Экспериментальная установка
6.5.2. Методы приготовления
Глава 7. Диэлектрические нанопленки на фотокатодах для УФ и видимой области
7.1. Фотокатоды для УФ и видимой области с диэлектрическими нанопленками
7.2. Транспорт фотоэлектронов через диэлектрические нанопленки
7.3. Активация фотокатодов нанопленками
7.4. Удаляемые органические покрытия на фотокатодах для видимой области
7.5. Защитные свойства нанопленок на фотокатодах для видимой области
Глава 8. ГФД на-основе ГЭУ
8.1. ГФД на основе ГЭУ с Сэ1 фотокатодом
8.1.1.Характеристики ГФД с Сбі фотокатодом
8.1.2. Отпаянные ГФД с СяІ фотокатодом
8.2. Вторичные процессы в ГФД на основе ГЭУ
Заключение
Литература

Аг*+Хе—>АгХе++е (2.4),
которая может идти ещё эффективнее за счет меньшего энергетического порога [143].
Рассмотренные выше принципы были успешно использованы при выборе рабочих смесей для детекторов, работающих при высоких давлениях (см. раздел 3.4).
Рис. 23. Анодные сигналы в газовом фотодетекторе на основе трехкаскадного ГЭУ в конфигурации ЗвЕМ+РСВ с полупрозрачным Сз1 фотокатодом в Аг+10% при усилении 3х 104 [32]. Сигналы усилены токовым усилителем.
В заключение этого раздела остановимся на смеси Аг с N2. Хотя N2 и не относится к благородным газам, он является достаточно инертным и к тому же имеет более низкую температуру сжижения, чем Аг. Следовательно, он идеально подходит в качестве добавки к тяжелым благородным газам для применений в отпаянных детекторах и в криогенных лавинных детекторах. Добавка одного процента N2 к Аг позволяет увеличить максимальное лавинное усиление в несколько раз (см. Рис. 19). Кроме того, существенно сокращается длительность анодного сигнала (см. Рис. 23), вероятно вследствие увеличения скорости дрейфа и уменьшения диффузии электронов [149], что может найти применение во временных измерениях. Так, при 10% концентрации N2 в Аг длительность сигнала на полувы-соте составляет всего 10 не, что сравнимо с длительностью сигнала в самом быстром газе — Ср4 [37] (см. Рис. 156 в разделе 8.1).
2.5. Измерение ионизационных коэффициентов и лавинные механизмы в плотных благородных газах
Следует отметить, что практически все ионизационные коэффициенты благородных газов, имеющиеся в литературе, были измерены при низких давлениях и комнатной темпе-