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    阻性板计数器(RPC)是上世纪八十年代由意大利的R. Santonico 发明的一种新型探测器,经过近20年的发展,近几年已有用于大型实验探测器的成功经验。如日本KEK的B工厂上的BELLE,美国SLAC B工厂上的BaBar,西欧核子实验中心的L3探测器,正在建造的LHC上的CMS和ATLAS,以及西藏羊八井的ARGO宇宙线实验等,都用了大量的阻性板计数器。RPC是由两层高阻抗的平行电极板组成,中间通工作气体。当粒子穿过该气体室时,产生雪崩或流光信号,在气体室外面通过读出条引出感应信号。多层RPC还允许同时多层读出。

RPC应用

    RPC技术已日趋成熟,并在高能物理实验中得到了广泛的应用。在RPC的大批量生产中,性能的稳定性与质量控制也得到了根本解决。意大利是最早提出RPC设想并形成大批量生产能力的国家。韩国在加入CMS实验后,对RPC研制投入巨资,目前已经建成了生产线。在国内,西藏羊八井的ARGO宇宙线实验上使用了约5000平方米的RPC,都是由意大利提供的。高能所、北京大学和中国科技大学都对RPC做过研究,技术已基本掌握,建立RPC的生产线没有原则困难。RPC制作的关键材料都可以在国内解决,而且其占用空间较小,形状设计灵活。而且该生产线建成后,还可以向国内外高能物理实验室提供RPC探测器。如羊八井宇宙线实验,长基线中微子实验等。

RPC缺点

    其缺点是需要比较高的工作高压(7-10KV),很容易打火,而且如果表面处理不好,会引起较大的噪声信号。对我们而言,RPC是一个新技术,我们需要在探测器研制和探测器运行维护上进行大量细致的R&D工作,以积累经验。

RPC特点

    1) 结构简单,坚固:在两块平行阻性板之间的小间隙内通上工作气体并加上高压,在气体室外部利用感应条引出信号,就构成了RPC。相对其他种类的探测器,RPC省去了拉丝等特殊工艺,制作简便,容易制成大面积的位置灵敏探测器,而且制作探测器的主要材料电木板或玻璃为商用材料,成本低。

    2) 时间和空间性能优越:由于没有漂移时间,所以时间分辨比较好,可以与塑料闪烁体相比美。目前大面积单间隙RPC的时间分辨可达1ns左右,因此可广泛应用于粒子的探测和触发系统。空间分辨可以根据需要自己决定,大面积RPC可以达到1厘米。

    3) 探测效率高,死区小:对 子的探测效率可达到95%以上。由于气体室可做得很大,减少了室和室之间的死区,因此死区可以做到很小,一般都能到小于2%。

    4) 信号读出方式灵活:由于是在大面积气体室外利用感应条读出感应信号,因此感应条的设计和气体室的设计是相互独立的,读出条的宽度、长度、方向等都可以根据具体实验的实际需要设计,可以一维读出,也可以二维读出,甚至三个方向读出都是可能的。

    5) 占用空间小:大面积双层RPC的厚度可以控制在32mm以下,单层可以做到更薄。在一些空间受到限制的探测系统设计中有明显的优势。

    6) 技术成熟:目前RPC已经在很多大型高能物理实验中得到应用。如:L3,BELLE,BABAR和西藏羊八井的ARGO宇宙线探测装置等。

    7) 抗辐照性能好:由于不拉丝,就不会在小区域内形成碳等污染物的堆积,所以其抗辐照性能要优于需要拉丝的探测器。

    8) 便于管理维护:RPC气体室没有敏感部件,运行中不易损坏。由于单个探测器的面积大,气体和高压系统比较简单。

    9) 信号大:工作在流光模式时,信号可达几百毫伏,不需要作信号放大,死时间短,信号响应快。

    10) RPC的寿命:虽然BELLE和BaBar上的RPC或多或少的出现过一些问题,但都不是不可恢复的,而且问题的原因都已经找到并且得到了解决,这为我们今后的运行提供了经验。L3上的RPC自1994年开始运行以来,已经运行了将近8年,其效率仍然在94-99%。我们BESIII上的计数率要远远小于BELLE、BaBar和L3,所以在BESIII上,只要我们在设计、制作、运行过程中,汲取其他几个大探测器的经验,RPC的寿命不会成为什么问题。

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