RO125481A0 - Detector cu plăci rezistive, pentru măsurări de timp de zbor cu rezoluţie temporală de ~ 60 picosecunde, cu arhitectură simetrică multistrat, cu informaţie de poziţie în două dimensiuni şi citire diferenţială a semnalului, pentru rate mari de incidenţă () - Google Patents

Abstract

Invenţia se referă la un detector cu plăci rezistive, pentru efectuarea, de exemplu, a unor măsurători de timp de zbor. Detectorul conform invenţiei este constituit dintr-un electrod central, având pe ambele feţe, dispuse simetric, nişte piste de citire, realizate din cupru, conectate electric între ele, de o parte şi de alta a electrodului central şi paralel cu acesta fiind dispuşi câte 6 electrozi realizaţi din sticlă cu rezistivitate înaltă, doi dintre aceşti electrozi fiind în contact direct cu electrodul central, iar ceilalţi electrozi din sticlă sunt în contact direct cu doi electrozi pe care se aplică o tensiune înaltă, aceştia din urmă, ca şi electrodul central şi cei doi electrozi din sticlă laterali având o structură a pistelor electroconductoare identice, părţile electroconductoare simetrice de pe electrozii laterali fiind conectate între ele, pistele electroconductoare de pe electrozii de înaltă tensiune fiind conectate între ele prin intermediul unor rezistenţe, întregul pachet funcţionând cu un amestec de 85% CFH, 10% SFşi 5% CHZ, şi fiind mărginit de doi electrozi de citire laterali.

Description

iniiiiiiw

DESCRIERE:

a) Denumire:

Detector cu placi rezistive pentru măsurări de timp de zbor cu rezoluție temporala de ~ 60 picosecunde, cu arhitectura simetrica, multistrat, cu informație de poziție in doua dimensiuni si citire diferențiala a semnalului, pentru rate mari de incidența (aprox. 16000 particule / cm² sec) b) Domeniul tehnic de referința: _t

Detectorul este utilizat in experimente de anvergura din domeniul fizicii nucleare si hadronice si are un potențial ridicat de a fi folosit in domenii aplicative, c) Stadiul actual:

La ora actuala sunt utilizati detectori bazati pe același principiu de funcționare dar care pot fi utilizati la rate mici de incidența ( ~ 1000 particule / cm² sec), au granularitate mica si nu livrează informatii de poziție.

d) Problema tehnica ce se rezolva:

Problema tehnica ce este rezolvata prin aceasta invenție, este utilizarea detectorului la rate mari de numărare, ceruta de experimentele la care colaboram, cu performante crescute din punct de vedere al calitatii semnalului, granularitate mare si avand o rezoluție in poziție in doua axe de coordonate, fapt ce eficientizeaza substanțial reconstrucția si interpretarea informației furnizate de către detector.

e) Expunerea invenției:

1. Forma constructiva : structura si forma constructiva sunt conform fig. 1 : Detectorul este de tip avalanșa cu electrozi plan paraleli.

Volumul detectorului este impartit transversal in doua parti egale dispuse simetric fata de electrodul central.

Electrodul central este realizat din steclotextolit cu piste de citire din cupru pe ambele fete, dispuse simetric.

Pistele simetrice de pe cele doua fete ale electrodului central sunt conectate electric intre ele.

Paralel cu electrodul central, de o parte si de alta a acestuia, sunt așezați cate 6 electrozi din sticla de înalta rezistivitate de grosime de 0,5 mm, distantati intre ei la 140 pm.

Electrodul central este in contact direct cu doi din acești electrozi.

Electrozii din sticla marginali sunt in contact direct cu electrozii pe care se aplica înalta tensiune.

întregul pachet este mărginit de doi electrozi de citire laterali.

Electrodul central, cei doi electrozi de aplicare a înaltei tensiuni si cei doi electrozi laterali au o structura de piste electroconductoare identice.

Pistele electroconductoare simetrice de pe electrozii laterali sunt conectate intre ele.

Pistele electroconductoare de pe electrozii de înalta tensiune sunt conectate prin intermediul unor rezistente. Semnalele se culeg de la cele doua capete ale fiecărei perechi de piste de pe electrodul central si de pe electreozii laterali.

Detectorul funcționează cu un amestec de 3 gaze :

% C₂F₄H₂; 10 % SF₆; 5 % C^o jJHCIbl ββ STAT CENTRU INVENȚII Șl MĂRCI] | Cerere de breveî de Învemie | ί Nr ÂX Qo 0 I

2009-006 35-1 2 -08- 2009

2. Mod de funcționare :

Detectorul funcționează in modul avalanșa.

Electronii eliberati prin ionizare primara sunt accelerati de câmpul creat intre electrozi de aplicarea înaltei tensiuni si sunt multiplicati in câmpul electric intens, creind o avalanșa care se dezvolta spre electrodul pozitiv.

Sarcina electrica din avalanșa induce un semnal rapid pe electrozii de culegere a semnalului ( electrodul central si cei doi electrozi laterali).

Semnalele de pe electrozi sunt culese la cele doua capete ale fiecărei piste, însumate si comparate

Legarea pistelor electrozilor de înalta tensiune prin intermediul unor rezistente reduce substanțial inducerea semnalului in pistele învecinate, reducând variația tensiunii de lucru pe pistele învecinate celei din zona in care este creata avalanșa.

Construcția detectorului permite utilizarea lui la rate mari de numărare si determinarea timpului de zbor cu o precizie de sub 60 psec.

f) Prezentarea avantajelor invenției fata de stadiul actual:

Detectorul realizat pe baza acestei invenții, isi pastreaza eficacitatea de detecție si rezoluția temporala la rate mari de numărare (fascicule intense de radiatii) si oferă rezoluție de poziție in doua axe de coordonate, ceea ce duce la o creștere substanțiala a acurateței informației furnizate.

In stadiul actual, detectorii de acest tip isi pierd performantele la rate mari de numărare, nemaifiind utilizabili in mediu de radiatii intense, au o rezoluție acceptabila numai pe o axa de coordonate si neavand o citire diferențiala a semnalului, sunt mult mai sensibili la zgomotul extern si au o performanta scăzută de discriminare a mai multor particule sosite in același timp in detector in zone diferite. Aceste dezavantaje duc la erori de reconstrucție a poziției de trecere a particuleleor si interpretarea greoaie a informației experimentale.

Menționam ca arhitectura detectorului realizat pe baza acestei invenții are performante care recomanda utilizarea acestor tipuri de RPC (Rezistive Plate Counter) in aplicatii PET (Pozitron Emission Tomography).

g) prezentarea figurilor anexate:

Figura 1, prezintă arhitectura de ansamblu a detectorului si modul de operare diferențiala.

Figura 2, reprezintă forma pistelor de pe electrozii de citire si de înalta tensiune, forma ce permite obținerea rezoluției de poziție in doua axe de coordonate.

h) mod de realizare:

Detectorul a fost proiectat, construit si testat in cadrul departamentului DFH.

i) domeniul de aplicare:

Detectorul a fost conceput pentru a fi utilizat la realizarea unei suprafețe de detecție bazata pe detectori RPC de ordinul a cateva sute de m² pentru experimentul CBM, la acceleratorul FAIR, la Darmstadt-Germania.

Semnalul obtinut de la detector furnizează informația de timp de zbor (raportata la un detector care da semnalul de START) ale particulelor încărcate, de energie mare, rezultate din intereactia fascicolului cu tinta. In același timp detectorul furnizează si informația de poziție in doua axe de coordonate in planul detectorului.

Claims (1)

1. 2 08- 2009

   REVENDICARE 1

   Revendicarea se refera la citirea diferențiala a semnalului de pe fiecare pista de citire in parte, ceea ce duce la reducerea drastica a influentei zgomotului extern asupra performantelor detectorului precum si la o performanta mărită a acestui tip de detector (RPC) in decelarea si procesarea mai multor particule care ajung in același timp pe suprafața detectorului, in zone diferite.

   REVENDICARE 2

   Revendicarea se refera la metoda de aplicare a tensiunii de polarizare a detectorului pri intermediul unui electrod multistrip. Conectarea fiecărui strip (pista) in parte se face prin intermediul unei rezistente individuale SMD, ceea ce reduce substanțial fluctuația tensiunii de lucru pe pistele învecinate celei din zona in care s-a creat avalanșa si implicit a semnalului indus de aceasta fluctuație.

   Acesa soluție reduce zgomotul de fond si inbunatateste calitatea semnalului si interpretarea informațiilor furnizate de către detector.

   REVENDICARE 3

   Revendicarea se refera la folosirea electrozilor subțiri, cu rezistivitate redusa si distanta intre electrozi mai mica si un număr de zone de ionizare crescut, ceea ce a dus la creșterea de cca 16 ori a ratei de incidența la care se poate folosi detectorul fara a-i fi afectata calitatea informației furnizate.

   ( 16000 particule / (cm² secunda), pe întreaga suprafața a detectorului)