1、中级岗位申请报告,王艳凤CSNS 探测器系统实验物理中心2014/02/10,报告内容,个人简介岗位工作参加会议 & 报告发表文章 & 专利,2,个人简介,2004.9 - 2008.7 ： 湖北大学物理系 理学学士2008.9 - 2011.7： 华中师范大学物理系 理学硕士 2009.10 - 2011.7 ：高能所- CSNS-探测器系统 联合培养CSNS 涂硼GEM中子束检测器的模拟研究2011.7 至今：高能所- CSNS-探测器系统工作 研究实习员 CSNS MWPC中子探测器的研制工作 & 闪烁体探测器的工艺申请职称：助理研究员（中级）,3,岗位工作（一） 基于3He的MWPC中
2、子探测器的研制,研制目的：适应散裂中子源谱仪的需求，研制位敏型中子探测器。主要工作：多功能反射仪：有效面积200mm*200mm ，基于3He的高气压MWPC中子探测器的研制。高气压探测器的结构设计。二维读出方式的考虑。核心部件：MWPC的设计，丝的间距、条的宽度等参数。大面积MWPC（技术储备）：有效面积650mm*650mm ，基于3He的高气压MWPC中子探测器的研制。流气室MWPC的研制、测试。多层多丝室（技术储备）：涂硼工艺 + MWPC技术探测中子探测器室体、电路板的设计、组装。时间 位置的刻度。,4,多功能反射仪：200mm*200mm MWPC,MR 对2-D 3He 探测器需
3、求：,5,From 田立朝,已有的2-D 3He 探测器：FWHM 1.23mm,多功能反射仪：200mm*200mm MWPC,2-D 3He MWPC探测器设计：,6,高气压室体：优化或去掉气路循环系统，减少气体阀门。电子学板直接安装在室体信号引出法兰后端，成“三明治”形式叠加。,多功能反射仪：200mm*200mm MWPC,二维读出方式的初步考虑：过阈甄别动态范围160fC，超过就饱和输出仅输出有和无中心法计算出几何位置能量信息从阳极丝处获取每个板一个FPGA，一维一块板子一个芯片64通道,7,CARR堆中子源（高气压室）,5.9keV 55Fe源 （流气室）,多功能反射仪：200mm
4、*200mm MWPC,核心部件 MWPC流气室的研制目的：确定阳极丝、读出丝、读出条的尺寸、间距。在已有的条件下，利用中心法的读出方式，测试本征位置分辨。,8,阳极丝：直径15m，张力25g。丝间距1.5mm。共135根，总张力3375g。,读出条（垂直于阳极丝）：金属条宽1.3mm，间隙0.2mm。共135路读出。,多功能反射仪：200mm*200mm MWPC,9,读出丝（平行于阳极丝）：直径50m，张力40g。方案一：丝间距1mm，4根一组。共51路读出。共204根，总张力8160g。方案二：丝间距0.75mm，2根一组。共135路读出。共270根，总张力10800g。,确保每两根丝在
5、一个焊盘上。焊盘尺寸2mm，保证丝间距1mm。确保约0.5mm宽的焊锡能固定丝。两根丝同时拉伸，确保其张力一致。张力较大，需确保丝框不变形，而影响到张力大小，需张力转移。,难点,多功能反射仪：200mm*200mm MWPC,目前进展：初步确定高气压室体的结构，以及与电子学板的连接口。确定二维位置的读出方式，中心法，阳极丝获取能量信息。确定核心部件MWPC参数，包括阳极丝、读出丝的尺寸、张力以及间距，读出条的尺寸和间距。完成阳极丝、读出丝的拉伸，通过张力转移方式，确保丝的间距、张力。下一步计划：测试MWPC流气室，利用已有的电子学，比较重心法和中心法，进一步确保其本征位置分辨是否满足需要。继续
6、优化高气压室体的设计、加工。充入3He气体，进行中子源测试。,10,大面积：650mm*650mm MWPC,SANS对探测器的需求：位置分辨：8mm8mm中子探测器效率：50% 2,11,探测器参数设计：,650mm650mm 流气室,大面积：650mm*650mm MWPC,工作气体：Ar/CO2 (90/10)5.9keV X射线源能量分辨：18.4% .MWPC本征位置分辨：=0.24mm.中子的位置分辨（计算）：2.35mm （ FWHM ）,12,18.4%,IHEP 电子学、获取组提供,大面积：650mm*650mm MWPC,不同阳极丝高压、不同位置的能量分辨率、位置分辨。大面
7、积MWPC探测器能很好的分辨狭缝。,13,多层多丝室：100mm*100mm MWPC,研制意义：利用10B和传统MWPC探测中子，替代昂贵的3He气体。技术储备：涂硼技术、MWPC研制技术。物理过程：2.5m的10B，中子的转换效率约5%。,14,n + 10B + 7Li + 2.79MeV 7% E=1.78MeV ELi=1.0MeV 7Li + + + 2.31MeV 93% E=1.47MeV ELi=0.84MeV,多层多丝室：100mm*100mm MWPC,探测器的设计：,15,Delay 5ns per Tap.TD 50ns.Impedance = 50。,柔性电路板双面
8、读出张力（平整度）Kapton 48mCu 12m,多层多丝室：100mm*100mm MWPC,气密性测试：U型管：漏气率约0.2L/h.气泡瓶：气泡瓶1: 1.017个/s 气泡瓶2: 0.928个/s,16,多层多丝室：100mm*100mm MWPC,延迟块性能：延迟时间 5 1.5 ns/taps。阻抗 50。延迟时间不受信号上升沿的影响。信号上升沿不受延迟块的影响。,17,线性刻度： 信号发生器：频率：1kHz脉宽：100ns上升沿：5ns读出丝板共50路，位置与时间差呈线性关系。读出条板共100路，位置与时间差呈线性关系。,多层多丝室：100mm*100mm MWPC,目前进展：
9、完成阳极丝、读出丝、读出条等参数的设计。完成阳极丝、读出丝的拉伸。完成室体的组装、气密性测试。完成延迟块性能的测试。完成读出丝板、读出条板位置与延迟时间的线性刻度。下一步计划：开展X射线的测试，确保多层MWPC性能正常。安装涂硼阴极窗，开展中子源测试。,18,岗位工作（二） 涂硼 GEM中子束检测器的模拟研究,研究目的：模拟构建涂硼GEM中子束监测器的结构，更深入的研究其物理反应机理，为监测器的研制提供优化参数。主要工作：M.C.模拟研究M.C.建模参数优化束流监测器性能阴极窗制作工艺室体的组装,19,M.C.建模 & 参数优化,根据GEM膜的几何特征，构建最小单元格。根据有限元分析方法，计算
10、探测器中电磁场的分布情况vGEM = 300 400V，漂移电场13kV/cm，收集区电场34kV/cm，传输区电场2.53kV/cm。,20,GEM膜厚度,模拟 & 实验,收集区电场强度为3kV/cm时，信号宽度为153ns，与实验值150ns相符。中子与0.1m的10B反应后，出射的次级粒子能量与测试结果相符。,21,150ns,阴极窗工艺 & 室体组装,阴极窗：200m铝箔拉伸、打磨 、粘框、涂硼。组装：探测器与电子学一体板，清洁间完成。,22,涂硼阴极窗,岗位工作（三） 闪烁体探测器的工艺 （主要参与者）,高通量粉末衍射仪-中子探测器：双层闪烁体 + 波移光纤 + H8500 + AS
11、IC读出/简化电子学。,23,WLS：Light absorption and re-emission shift blue light to green light,MA-PMT,WLS fiber,ZnS-Li6（Ag）,工艺难点：光纤的裁剪（易碎）、清洗闪烁体的固定（50微米）光纤的固定（直径1mm光纤弯曲）光纤平面的平整度光纤与H8500之间的耦合（研磨）,生产流程安排 & 研制 （主要参与者）,约20个工作日、3人完成一个样机的制作。工序繁多，周期较长，需明确各个环节的安排。,24,光纤研磨,光纤拉伸、样机,会议 & 报告,2013.9参加第三届中国核学会学术年会，做会议报告，发表会
12、议文章。2010.8 参加第十五届核电子学与核探测技术学术年会，做会议报告，发表会议文章。2010.5 参加微型结构气体探测器研讨会，做会议报告。,25,文章 & 专利,文章 （第一作者3篇、其他作者5篇）WANG YanFeng、SUN ZhiJia、ZHOU JianRong et al. SCIENCE CHINA Physics, Mechanics & Astronomy, Vol.56, No.1 0, October, 2013:1897-1902 . (SCI)王艳凤、孙志嘉、祁辉荣等。大面积中子探测器的研制。第三届中国核学会学术年会论文集，2013。王艳凤、孙志嘉、黄光明等。
13、基于GEM中子束监测器的模拟研究。第十五届核电子学与核探测技术学术年会论文集，2010。Zhou Jian-Rong、Sun Zhi-Jia、LIU Ben、WANG Yan-Feng、Yang Gui-An et al. Chinese Physics C 2011 35 (7):668。周健荣，孙志嘉，刘贲，王艳凤等，基于GEM的中子束监测器数字化成像研究，第十五届核电子学与核探测技术学术年会。专利孙志嘉，周健荣 陈元柏 王艳凤等，中子探测器和中子探测方法，专利申请号：201310121642.2孙志嘉，周健荣 陈元柏 王艳凤等，中子探测器，专利申请号：201320175435.0孙志嘉，周健荣 陈元柏 王艳凤等，中子探测器和中子探测方法，专利申请号：201310136203.9孙志嘉，周健荣 陈元柏 王艳凤等，中子探测器，专利申请号： 201320198268.1,26,27,谢谢！,
