ПРИБОРЫ И ТЕХНИКА ЭКСПЕРИМЕНТА, 2014, № 1, с. 77-78
ОБЩАЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ТЕХНИКА
УДК 539.1.074
газовый электронный умножитель
с металлическими электродами
© 2014 г. Д. С. Косолапов, Б. М. Овчинников*, В. В. Парусов*, В. И. Разин*
СКБ "Техносфера" Россия, 198095, С.-Петербург, ул. Швецова, 23 E-mail: zakaz@texnoskb.ru *Институт ядерных исследований РАН Россия, 117312, Москва, просп. 60-летия Октября, 7а E-mail: ovchin@inr.ru Поступила в редакцию 06.04.2013 г. После доработки 24.06.2013 г.
Изготовлен и испытан газовый электронный умножитель с металлическими электродами, отличающийся простотой и высокой точностью в изготовлении, надежностью и стабильностью.
DOI: 10.7868/S0032816214010261
В работе ЦЕРН разработаны многоканальные газовые электронные умножители (м.г.э.у.), состоящие из пластиковой пластины толщиной от 50 до 2000 мкм, с металлическим или высокорези-стивным тонким (порядка нескольких микрометров) напылением с двух сторон, перфорированными отверстиями с диаметром и шагом по всей площади, примерно равными толщине пластины [1]. Эти м.г.э.у. обеспечивают лучшее пространственное разрешение и более высокое быстродействие, чем проволочные камеры, но существенными их недостатками являются невысокие надежность и стабильность. Дело в том, что при катодном распылении положительными ионами из лавин металлического или резистивного материала обкладки происходит осаждение распыленного материала на стенки отверстий м.г.э.у. с последующими утечками и пробоями между электродами, приводящими к уменьшению разности потенциалов между обкладками, т.е. к уменьшению коэффициента размножения.
В наших работах [2—4] были созданы м.г.э.у. с проволочными и металлическими электродами с газовым зазором между ними, без пластика. Отсутствие пластика между электродами м.г.э.у. исключает появление между ними токов утечки, а случайные искровые пробои между электродами не приводят к выходу м.г.э.у. из строя, поскольку положительные ионы от пробоя быстро удаляются из газа зазора электрическим полем.
В работе [5] ЦЕРН уже использована идея м.г.э.у. без пластика.
В работе [3] создан м.г.э.у. с металлическими электродами 020 мм. Электроды были изготовле-
ны из латунных пластин толщиной 1 мм, в которых были просверлены отверстия 01 мм с шагом 1.5 мм. Недостатком м.г.э.у. [1] является большая длительность изготовления при сверлении м.г.э.у.
3
ie
ее
\ WA м У/Л
1
V/A т V/A
00.3 1 1
Рис. 1. Многоканальный газовый электронный умножитель. 1 — пластины; 2 — прижимные кольца; 3 — фторпластовая прокладка.
7S
КОСОЛАПОЕ и др.
Va0
C
Усилитель
к
Рис. 2. Камера для испытаний м.г.э.у.
лразмн 104
Ne
ï (0.4 ата)
Ar + 10% C2H4 (0.4 ата)
Ne (1 ата)
Ar + 10% C2H4 (1 ата)
1000
1500 2000
А П,г.э.у., Е
Рис. 3. Результаты испытаний м.г.э.у. ^^^ — коэффициент размножения электронов.
большой площади, а также сложность изготовления м.г.э.у. с диаметром отверстий, меньшим 1 мм, и с шагом, меньшим 1 мм. Кроме того, при сверлении на станке возможно появление заусениц на краях отверстий. Недостатком метода сверления на станке также является сложность изготовления электродов м.г.э.у. большой площади с точным совпадением отверстий на различных пластинах.
С целью устранения указанных недостатков в данной работе металлические электроды м.г.э.у. были изготовлены с нанесением на латунные пластины толщиной 0.3 мм с обеих сторон масок с отверстиями 00.3 мм и шагом 0.5 мм (рис. 1) с последующим двухсторонним травлением отверстий.
Поскольку исходная латунная пластина была вырезана из латунной фольги толщиной 0.3 мм,
свернутой в рулон, то полученные электроды имели изогнутую форму. Поэтому при сборке между электродами м.г.э.у. была расположена фторопластовая прокладка толщиной 1 мм с развитой поверхностью по краям для увеличения длины поверхности, по которой возможны утечки зарядов между электродами, а снаружи оба электрода были прижаты к фторопластовой прокладке стальными кольцами толщиной 1 мм.
С помощью юстировочных отверстий 04 мм в электродах и капроновых болтов электроды м.г.э.у. были выставлены таким образом, чтобы отверстия в них совпадали с точностью ~0.02 мм. Зазор между электродами равнялся 1 мм. Диаметр рабочей с отверстиями области м.г.э.у. равнялся 75 мм.
Для испытаний м.г.э.у. была изготовлена камера 0150 мм (рис. 2).
М.г.э.у. был испытан при заполнении камеры газами: Ar + 10%C2H4 (1 и 0.4 ата), Ne + [(O2 + N2 + + H2O) ~ 100 млн-1] (1 ата и 0.4 ата), Ar + 10%CH4 (1 ата). Результаты испытаний при облучении дрейфового зазора камеры a-частицами (239Pu) представлены на рис. 3.
Можно видеть, что неон обеспечивает наибольший коэффициент размножения электронов при наименьшей разности потенциалов между электродами м.г.э.у.
Итак, в работе создан многоканальный газовый электронный умножитель с металлическими электродами 075 мм и зазором между ними 1 мм, с отверстиями 00.3 мм, расположенными по всей поверхности электродов с шагом 0.5 мм. Отверстия в латунных металлических электродах были изготовлены методом нанесения на обе поверхности каждого электрода масок с последующим двухсторонним травлением. Эта технология обеспечила совпадение отверстий по всей площади обоих электродов с точностью 0.02 мм. Такие м.г.э.у. могут быть использованы, в первую очередь, в медицинском приборостроении, где требуется высокая стабильность и надежность работы всей аппаратуры.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Sauli F. // Nucl. Instrum. and Methods. 1997. V. A3S6. P. 531.
2. Ovchinnikov B.M., Razin V.I., Reshetin A.I., Filippov S.N. arXiv: 0911.4S07. November, 2009.
3. Овчинников Б.М., Парусов В.В., Овчинников Ю.Б. // ПТЭ. 2011. № 1. С. 49.
4. Ovchinnikov B.M., Parusov V.V., Ovchinnikov Yu.B. arXiv:1012.4716. December, 2010
5. Peskov V., Mauro A.Di., Fonte P. et al. arXiv:1305.0719. May, 2013.
ПРИБОРЫ И ТЕХНИКА ЭКСПЕРИМЕНТА № 1 2014
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.