用再生颗粒- 蒙特卡罗型号对有机废气空气电子为了满足电子时代发展的需求，增长器任务在轻惰性有机废气空气Ne 和重惰性有机废气空气Xe 中的增长步骤和增加收益基本特征采取了相比研发。研发结局证实, 轻惰性有机废气空气Ne 过重惰性有机废气空气Xe 还具有更强的准确时间判别率, 更强的有效地遥测热效率。但在1 个时尚压的任务能力下轻惰性有机废气空气Ne 较易充放能让任务直流电压减小, 因此能以达到的极限增加收益较Xe 低, 更强大标准气压力力下的任务差向异构还需进几步的研发。

　　气体电子倍增器(Gas electron multiplier, GEM) 作为一种新型的气体探测器件, 由于具有可满足高光度条件下的高计数率和高分辨率要求, 制作简单、适合大面积探测的需要、读出方式灵活等优点, 在粒子物理、天体物理和辐射成像等领域展现出广阔的应用前景。GEM 器件的结构决定倍增主要发生在GEM 膜微孔形成的双极强电场内, 即电子雪崩被限制在几十微米的微孔内, 离子反馈和光子的二次电子效应都得到抑制, 因此GEM 中可利用纯惰性气体在较低的工作电压下获得稳定的更大增益。由于纯惰性气体比较稳定, 不会产生活性分子从而可防止老化, 可将器件密封起来长时间工作等优点, 所以近年来在太阳中微子和暗物质检测中得到了广泛应用。

　　从文中来源于塑料再生颗粒-蒙特卡罗(PIC-MCC) 模型工具对GEM 中轻惰性实验室其他气物Ne 和重惰性实验室其他气物Xe 的形态去学习, 探究这句话的雪崩和增益控制形态的各种, 为GEM 事情在纯惰性实验室其他气物條件下的组成部分和事情性能的提高提拱学说指导意见。

GEM结构及工作原理

　　GEM 集成三极管芯片关键由漂移工业、GEM 包覆型溥膜和获取工业组合。GEM 包覆型溥膜是在二层约50 um 厚的聚酰亚胺( kapton) 层的二侧涂覆有铜膜, 并蚀刻高溶解度的孔, 当在漂移工业、获取工业和GEM 膜二侧释放靠谱的电压电流, 由X 放射线制造的初始状态光电将在漂移静静交变电场的功用下开始GEM 膜的纳米纤维板, GEM 膜纳米纤维板内的强静静交变电场使光电突发净增放小, 净增后的部位光电在获取静静交变电场的功用下实现获取工业制造信息并被加带三极管装置读出。

　　在模拟过程中考虑到PIC-MCC 模型耗时较长,对GEM 探测器结构进行了简化, 简化的结构如图1所示。微孔为圆柱形, 直径80 um; 截取一个微孔单元以及周边宽30 um 的Kapton 膜( 即微孔间距为140 um) , 连同GEM 微孔上方的漂移区和下方的收集区构成一个模拟单元; 铜膜厚度仅为5 um, 忽略铜膜的厚度, 保留铜膜的属性。在上下铜膜上施加电压Vgem, 漂移电极上施加电压Vd, 设有初始电流I emit= 1.28 × 10^{- 6} A 从漂移电极上发射( 由8000 个初始电子产生) , 发射脉冲宽度为1 ns。收集电极上施加电压Vi, 收集在GEM 微孔中倍增放大的粒子。

　　所以在漂移区和获取区的大一些位置里均为均匀分布的静电场线线, 而物体模似历时较长, 所以模似时选用漂移区高hd= 400 um , 获取区高hi= 400 um, Kapton膜的重量为hg= 50 um。设置成GEM 漂移区静电场线线Ed= 2 kV/ cm, 获取区静电场线线E i= 4 kV/ cm。

图1 GEM 的二维模拟仿真组成部分展示图

　　对本小组已有的基于二维PIC-MCC 模型的PDP(Plasma Display Panel) 粒子模拟软件进行改进, 使其适合GEM 的模拟。尝试从跟踪粒子运动和用MCC方法模拟粒子间的碰撞来模拟GEM 中的电子的倍增放大过程, 并分析不同的惰性气体条件下GEM 的增益和各边界层上收集到的电荷情况。真空技术网(//crazyaunt.cn/)认为模拟时选择时间步长为5 × 10^{- 14} s, 空间步长为10 um。

　　本文采用PIC-MCC 模型对工作气体分别为轻惰性气体Ne 和重惰性气体Xe 时GEM 的特性进行了研究, 比较了它们的倍增过程、增益特性、有效效率和各边界对电子收集情况的不同。研究结果表明由于Ne 的碰撞截面小, Ne 中的电子能量高, 速度快, 可以较快地到达收集电极, 从而有效效率可达60% 以上, 而Xe 的有效效率仅在30% ~ 40% 间。在1.013 × 10⁵Pa 下, 为预防放电对GEM 器件的损害,工作气体为Ne 的GEM 的工作电压低, Ne 可达到的增益也较低。但由于模型未考虑高气压下Ne 中的逐次电离效应, 使得Ne 的最大增益值随气压的变化趋势与实验结果有偏差, 在后面的工作中要对模型进行进一步优化。由于纯惰性气体比较稳定, 不会产生活性分子从而可防止老化, 可将器件密封起来长时间工作等优点, 所以针对GEM 采用惰性工作气体, 工作参数和结构参数如何选择可有效地防止放电达到最大增益是一个有非常有意义的课题。