气体径迹探测器中266nm激光束性能研究及光路设计

【摘要】：在高精度气体径迹探测器研究中,利用激光光束进行刻度和标定是一种重要的标定方法。激光标定利用双光子电离物理机制,使探测器工作气体内的杂质气体发生电离,产生可测量的电离信号。为确定激光标定中的激光优化设计参量,需要对不同光斑面积激光信号进行优化测试研究。本论文针对该问题,主要模拟研究和分析了探测器在工作气体(Ar/CO2=70/30)中,激光光斑尺寸与激光电离信号的关系。同时设计了激光信号测试光路以及不同宽度条的读出探测器,为优化光束质量,采用激光扩束镜进行扩束,使得光斑分布更加均匀。本论文实验测量了不同光斑面积与激光电离信号的关系,结果表明:对于266nm激光束,探测器增益在5000、前放增益为10mV/fC、光斑直径5mm激光能量为170μJ且扩束三倍时,选取光斑面积1mm2,读出条宽度2mm输出信号幅度约126mV,读出条宽6mm时输出信号幅度约400mV。将实验结果与模拟结果进行对比,信号大小满足现有的实验测量需求。论文最后还给出了激光功率密度扩束前后的对比结果,该研究为激光分束设计提供很好的实验参量。