阻性板計(jì)數(shù)器RPC應(yīng)用

RPC技術(shù)已日趨成熟，并在高能物理實(shí)驗(yàn)中得到了廣泛的應(yīng)用。在RPC的大批量生產(chǎn)中，性能的穩(wěn)定性與質(zhì)量控制也得到了根本解決。意大利是最早提出RPC設(shè)想并形成大批量生產(chǎn)能力的國(guó)家。韓國(guó)在加入CMS實(shí)驗(yàn)后，對(duì)RPC研制投入巨資，目前已經(jīng)建成了生產(chǎn)線。在國(guó)內(nèi)，西藏羊八井的ARGO宇宙線實(shí)驗(yàn)上使用了約5000平方米的RPC，都是由意大利提供的。高能所、北京大學(xué)和中國(guó)科技大學(xué)都對(duì)RPC做過(guò)研究，技術(shù)已基本掌握，建立RPC的生產(chǎn)線沒(méi)有原則困難。RPC制作的關(guān)鍵材料都可以在國(guó)內(nèi)解決，而且其占用空間較小，形狀設(shè)計(jì)靈活。而且該生產(chǎn)線建成后，還可以向國(guó)內(nèi)外高能物理實(shí)驗(yàn)室提供RPC探測(cè)器。如羊八井宇宙線實(shí)驗(yàn)，長(zhǎng)基線中微子實(shí)驗(yàn)等。

其缺點(diǎn)是需要比較高的工作高壓(7-10KV)，很容易打火，而且如果表面處理不好，會(huì)引起較大的噪聲信號(hào)。對(duì)我們而言，RPC是一個(gè)新技術(shù)，我們需要在探測(cè)器研制和探測(cè)器運(yùn)行維護(hù)上進(jìn)行大量細(xì)致的R&D工作，以積累經(jīng)驗(yàn)。

1) 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，堅(jiān)固:在兩塊平行阻性板之間的小間隙內(nèi)通上工作氣體并加上高壓，在氣體室外部利用感應(yīng)條引出信號(hào)，就構(gòu)成了RPC。相對(duì)其他種類的探測(cè)器，RPC省去了拉絲等特殊工藝，制作簡(jiǎn)便，容易制成大面積的位置靈敏探測(cè)器，而且制作探測(cè)器的主要材料電木板或玻璃為商用材料，成本低。

2) 時(shí)間和空間性能優(yōu)越:由于沒(méi)有漂移時(shí)間，所以時(shí)間分辨比較好，可以與塑料閃爍體相比美。目前大面積單間隙RPC的時(shí)間分辨可達(dá)1ns左右，因此可廣泛應(yīng)用于粒子的探測(cè)和觸發(fā)系統(tǒng)。空間分辨可以根據(jù)需要自己決定，大面積RPC可以達(dá)到1厘米。

3) 探測(cè)效率高，死區(qū)小:對(duì) 子的探測(cè)效率可達(dá)到95%以上。由于氣體室可做得很大，減少了室和室之間的死區(qū)，因此死區(qū)可以做到很小，一般都能到小于2%。

4) 信號(hào)讀出方式靈活:由于是在大面積氣體室外利用感應(yīng)條讀出感應(yīng)信號(hào)，因此感應(yīng)條的設(shè)計(jì)和氣體室的設(shè)計(jì)是相互獨(dú)立的，讀出條的寬度、長(zhǎng)度、方向等都可以根據(jù)具體實(shí)驗(yàn)的實(shí)際需要設(shè)計(jì)，可以一維讀出，也可以二維讀出，甚至三個(gè)方向讀出都是可能的。

5) 占用空間小:大面積雙層RPC的厚度可以控制在32mm以下，單層可以做到更薄。在一些空間受到限制的探測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中有明顯的優(yōu)勢(shì)。

6) 技術(shù)成熟:目前RPC已經(jīng)在很多大型高能物理實(shí)驗(yàn)中得到應(yīng)用。如:L3，BELLE，BABAR和西藏羊八井的ARGO宇宙線探測(cè)裝置等。

7) 抗輻照性能好:由于不拉絲，就不會(huì)在小區(qū)域內(nèi)形成碳等污染物的堆積，所以其抗輻照性能要優(yōu)于需要拉絲的探測(cè)器。

8) 便于管理維護(hù):RPC氣體室沒(méi)有敏感部件，運(yùn)行中不易損壞。由于單個(gè)探測(cè)器的面積大，氣體和高壓系統(tǒng)比較簡(jiǎn)單。

9) 信號(hào)大:工作在流光模式時(shí)，信號(hào)可達(dá)幾百毫伏，不需要作信號(hào)放大，死時(shí)間短，信號(hào)響應(yīng)快。

10) RPC的壽命:雖然BELLE和BaBar上的RPC或多或少的出現(xiàn)過(guò)一些問(wèn)題，但都不是不可恢復(fù)的，而且問(wèn)題的原因都已經(jīng)找到并且得到了解決，這為我們今后的運(yùn)行提供了經(jīng)驗(yàn)。L3上的RPC自1994年開(kāi)始運(yùn)行以來(lái)，已經(jīng)運(yùn)行了將近8年，其效率仍然在94-99%。我們BESIII上的計(jì)數(shù)率要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于BELLE、BaBar和L3，所以在BESIII上，只要我們?cè)谠O(shè)計(jì)、制作、運(yùn)行過(guò)程中，汲取其他幾個(gè)大探測(cè)器的經(jīng)驗(yàn)，RPC的壽命不會(huì)成為什么問(wèn)題。