BESⅢ漂移室加速老化实验研究

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北京谱仪Ⅲ(BES-Beijing Spectrometer Ⅲ)是运行在北京正负电子对撞机(BEPCⅡ)(Beijing Electron Positron Collider Ⅱ)上的一台大型通用探测器。主漂移室(Main Drift Chamber)是北京谱仪上最重要的子探测器之一。由于漂移室制作周期长,造价高,确保其长期稳定工作十分重要。气体探测器一般都有老化问题,为保证建成后的漂移室能长期正常运行,因此对漂移室和所选用的工作气体需作老化实验。 本文首先介绍了漂移室的基本原理和结构,以及其老化机制和老化相应的参数表示。介绍了漂移室老化模型的结构和实验的前期准备工作,包括拉丝、密封、张力和漏电流测量和气体系统、高压系统等。在测量漂移室模型老化率的老化实验中,我们用1.85×10<9>Bq<55>Fe 5.9 keV X-射线放射源作加速老化实验。测量了阳极丝电流I和<55>Fe 5.9 key X-射线全能光电峰位随累积电荷量Q的变化,由此得到累积相当BESⅢ DC 5年全天候运行的电荷量(0.07 C/cm)后,漂移室小单元的阳极电流降为初始值的87%:老化率为R=-0.19%/(mC/cm)。因此我们认为He/C<,3>H<,8>(60/40)混合气体的老化在合理的范围内.就是说,有老化,能接受,5年后还能工作! 为了选择合适的气源,我们对两家不同公司提供的C<,3>H<,8>气体(纯度均为99.95%)进行了多次测量。未观察到两家的C<,3>H<,8>气有明显的差别。这为漂移室选择气源提供了根据。为了考证采用不同射线对漂移室老化性能的影响,我们继而用10mCi<90>Sr在漂移室老化模型丝的局部部位作加速老化实验,由此得到累积0.07 C/cm电荷量后,漂移室小单元的阳极电流降为初始值的84%:老化率为R=-0.23%/(mC/cm)。与用<55>Fe的结果可比拟。进一步验证了漂移室寿命的可靠性。为了研究减小老化的方法,我们在老化室模型的气体系统中加了水泡泡瓶,结果表明,提高工作气体中的水汽含量不仅可以抑制漂移室的老化,而且可以治疗已老化的漂移室,使其电流增益恢复。这为今后解决漂移室的老化问题提供了重要参考。多轮老化试验后我们发现测出老化率的大小与放射源强度相关,辐照所用放射源强度越大,测出的老化率越小。继而我们讨论了产生此种相关的可能原因。
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