杨兰兰 屠 彦 张盼盼 秦娜娜 蔡国龙 陈仲珊 马善乐

(东南大学电子科学与工程学院 南京 210096)

气体探测器技术已进入蓬勃发展的新时期，出现微条气体探测器、微间隙气体探测器、微网结构气体探测器、气体电子倍增探测器(Gas Electron Multiplier, GEM)等新型气体探测器。其中，欧洲核子研究中心(CERN)的Sauli等[1]1997年发明的气体电子倍增探测器，在加速器的粒子追踪、时间投影室的读出探测器、中子检测、医用CT诊断、X射线晶体学、暗物质检测等领域呈现出广阔的应用前景，成为研究热点。

由于结构的限制，多丝正比室无法满足高光度条件下的高分辨率和高计数率要求；微条气体探测器、微间隙气体探测器工作在高增益时，易出现打火，工作不稳定的缺点。而GEM探测器可以多个GEM膜级联使用，将信号多次放大，从而大幅度提高增益，也可降低GEM探测器发生连续放电造成损伤的几率，这一特性使GEM探测器具有稳定的高增益。GEM探测器空间位置分辨率可达30 mm，计数率可达100 MHz/cm2，可满足高光度条件下的高分辨率和高计数率要求。GEM还有如下优点：探测器信号纯由电子放大产生，因此非常快，时间分辨率可达5 ns；GEM膜的柔软性可使其弯曲以适合各种特殊形状探测器的需要；放大电极和读出电极分开，可避免信号放大和读出之间的相互干扰，使信号读出方式灵活；工艺简单，制作方便，重量轻，成本低，寿命长[2,3]。

然而，GEM的测试手段无法定量分析一些特性参数，也无法定量解释GEM雪崩的限制、增益的不稳定性等，因此，GEM探测器的研究与优化就主要利用计算机模拟，如电场分析、物理机理的探讨、有效增益等特性参数的模拟分析等，这些模拟研究为GEM结构的优化和发展奠定了一定的基础。……