نقش آرایش خطوط میدان‌ الکتریکی در ظهور ستون‌های نور مرئی در یک آشکارساز گازی حساس به مکان

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسنده

گروه مهندسی هسته‌ای، دانشکده علوم و فناوری‌های نوین، دانشگاه تحصیلات تکمیلی صنعتی و فناوری پیشرفته، کرمان، ایران

چکیده

در این تحقیق نقش آرایش خطوط میدان الکتریکی در یک مجتمع تکثیرگر الکترونی به‌عنوان عامل فرونشانی هندسی در یک آشکارساز گازی حساس به مکان مورد توجه قرار گرفته شده‌است. با به‌کارگیری دو هندسه و یک پیکربندی دوگانه از این ساختار ریزالگو، میدان الکتریکی در ولتاژ آستانه‌ای که در آن ستون‌های نور مرئی در حضور ترکیب گازی P10 در مقابل چشمه رادیواکتیو پدیدار می‌شوند شبیه‌سازی شده است. در این شبیه‌سازی عبور از اندازه کمینه میدان الکتریکی برای تکثیر الکترون‌ها و تغییرات اندازه میدان الکتریکی در فاصله میان دو الکترود مجتمع‌های تکثیرگر از یک مقدار حداکثری در مرکز هر حفره و کاهش آن در سطح الکترودها مشخص می‌شود. همگرایی خطوط میدان الکتریکی در وسط هر کدام از حفره‌ها و واگرایی آن در نزدیکی الکترودهای آند و کاتد، تشکیل یک ناحیه پلاسمای خود پایدار غیر مخرب به شکل ستون نوری در فضای محصور شده داخل حفره‌های الکترودها را به‌دنبال دارد که شدت نور آن به تعداد الکترون‌هایی که در پدیده بهمن الکترونی شرکت داشته‌اند وابسته است.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

The role of arrangement of electric fields in the appearing of visible streamers in the gaseous position-sensitive detector

نویسنده [English]

  • Seyed Mehdi Hashemi
Nuclear Engineering Group, Faculty of Science and Modern Technology, Graduate University of Advanced Technology, Kerman, Iran
چکیده [English]

In this study, the role of arrangement of electric fields in the Electron Multiplier Assembly as a geometrical quenching in the gaseous position-sensitive detector has been presented. Using of two geometrical and cascade configuration of this micro pattern structure, the electric fields were simulated at threshold voltage when the visible streamers appeared in front of a radioactive source in the presence of P10 gas. In this simulation, the minimum necessary electric field strength to multiply electrons and the variation of electric fields in the distance between the Electron Multiplier Assembly electrodes from a maximum value in the center of each hole and its decrease at the surface of the electrodes is shown. The convergence of the electric field lines in the center of each hole and its divergence near the anode and cathode electrodes lead to the formation of a non-destructive self-sustaining plasma region in the form of a visible streamer in the enclosed space inside the electrode holes which its light intensity is equal to the number of electrons that they have participated in the electron avalanches.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Electron Multiplier Assembly (EMA)
  • Micro-pattern structure
  • electric field
  • self-sustaining plasma
  • visible streamers and geometrical quenching

مراجع

  1. E. Nappi, V. Peskov. Imaging Gaseous Detectors and Their Applications. (Chap. 2 and 3.). Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, 2013.
  2. V. Peskov, B. D. Ramsey, P. Fonte. Surface streamer breakdown mechanisms in microstrip gas counters. Nucl. Instrum. Meth. Phys. Res. Sec. A 392 (1977) 89-108.
  3. J. W. Keuffel. Parallel‐Plate Counters. Rev. Sci. Instrum. 20 (1949) 202-208.
  4. F. Bella, C. Franzinetti, D. Lee. On spark counters. ll Nuovo Cimento 10 (1953) 1338-1340.
  5. G. E. Chikovani, V. N. Roinishvili, V. A. Mikhailov. Operation mechanism of the track spark chamber. Nucl. Instrum. Meth. Phys. Res. Sec. A 29 (1964) 261-269.
  6. B. A. Dolgoshein, B. I. Luchkov. A new gas-discharge track detector streamer chamber Nucl. Instrum. Meth. Phys. Res. Sec. A 26 (1964) 345-347.
  7. H. Raether. Electron avalanches and breakdown in gases, Chap. 6, Butterworths, Londan, 1964.
  8. F. Sauli. GEM: A new concept for electron amplification in gas detectors, Nucl. Instrum. Meth. Phys. Res. Sec. A 386 (1997) 531-534.
  9. R. Chechik, A. Breskin, C Shalem, D. Mörmann. Thick GEM-like hole multipliers: properties and possible applications, Nucl. Instrum. Meth. Phys. Res. Sec. A 535 (2004) 303-308.
  10. R. Oliveira, V. Peskov, F. Pietropaolo, P. Picchi. First Tests of Thick GEMs with Electrodes Made of a Resistive Kapton. Nucl. Instrum. Meth. Phys. Res. Sec. A 576 (2007) 362-366.
  11. D. Mormann, A. Breskin, R. Chechik, C. Shalem. Operation principles and properties of the multi-GEM gaseous photomultiplier with reflective photocathode. Nucl. Instrum. Meth. Phys. Res. Sec. A 530 (2004) 258-274.
  12. R. Chechik, A. Breskin, C. Shalem. Thick GEM-like multipliers – a simple solution for large area UV-RICH detectors, Nucl. Instrum. Meth. Phys. Res. Sec. A 553 (2005) 35-40.
  13. S. Leardini, A. Saá-Hernández, M. Kuźniak, D. González-Díaz, C. D. R. Azevedo, F. Lucas, P. Amedo, A. F. V. Cortez, D. Fernández-Posada, B. Mehl, G. Nieradka, R. Oliveira, V. Peskov. FAT-GEMs: (Field Assisted) Transparent Gaseous-Electroluminescence Multipliers. Front. Detect. Sci. Technol. 2 (2024).
  14. S. M. Hashemi, A. Negarestani. A new method to alpha particle detection use of Electron Multiplier Assembly(EMA) in SQS mode. J. Instrumentation (13) (2018) P05025.
  15. S. M. Hashemi, A. Negarestani. Investigation of alpha particle tracks in GEM-type structures based on SQS mode. Nucl. Instrum. Meth. Phys. Res. Sec. A 913 (2019) 20-27.
  16. V. Peskov, A. Di Mauroa, P. Fonte, P. Martinengo, E. Nappi, R. Oliviera, P. Picchi. Development of a new generation of micropattern gaseous detectors for high energy physics, astrophysics and environmental applications. Nucl. Instrum. Meth. Phys. Res. Sec. A 732 (2013) 255-259.
  17. MAXWELL Commercial Finite Element Computation Package, Ansoft Co. Pittsburg, PA, USA.
  18. G. F. Knoll. Radiation Detection and Measurement. John Wiley & Sons, 2010.

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار