作者：刘静 王发芽 王子华 江向东
摘要：本文通过对液氩探测器的设计，对其设计过程中所遇到的问题，谈一下个人看法。
关键词：设计；探测器；液氩
一个液氩飞行时间探测器(lar-tpc)像电气泡室一样，能够连续地感应和触发，它可以给出3维的电离轨迹同时产生很好的能量响应，该装置是由诺贝尔奖得主鲁比亚(rubbia)在1977年首先提出的。以后几年内的工作就是为了证明该探测器的可行性。这需要解决的关键技术问题有以下几点：
1、必须保证液氩的纯度，即要求它里面的负电分子含量在0.1ppb左右，这样才能保证电离产生的电子有足够长的射程；
2、探测器所用的材料必须绝对清洁，同时要求能够保证纯氩和外界的隔离，避免由于放气和泄漏产生的干扰；
3、丝室能够完整地读出几个毫米内的丝平面信号(为了得到三维轨迹)：这需要高精度、高可靠性的信道以及对探测器内的电场详细了解：
4、发展低噪声的前级放大器，这样可以得到较好的信噪比。1989年(icarus)联合提出了建造一个大型的液氩时间探测室，以上4个问题在小型探测器的试验中都得到了解决。WWw.lw881.com当时他们所面临的问题以及相关的解决途经已经很清楚了，即简化和选择技术路线。
目前一个3吨的探测器已在欧洲核子研究中心(cern)稳定工作了几个月。从小体积到大体积的探测器主要有以下几个方面的改进：
(1)对和纯氩接触的材料进行特别的工业清洁：
(2)利用再流通系统，不断地净化泄漏气体并使之液化到探测器内。这样就避免了由于在探测器高温区域的内部材料放气而产生的干扰：
(3)信号的馈通是通过印刷电路板，将每个电极焊在上面。
一、主体外形
对于这台3吨重的大型探测器的外形，我们在此主要介绍以下几个方面。
(一)它是由两个独立的，相互呈镜像对称的半圆柱部分构成。
(二)每部分都被一个丝室覆盖，该丝室由3层平行丝面构成，每层的面积为2.4xo.9m2。漂移电子会连续地通过如下丝面：1 一个对电子透明的屏幕；2 一个丝面，这里电子可以给出一个感应信号(这个面对电子也是透明的)；3 一个丝面，该丝面的丝和前丝面上的丝相互垂直，它用于收集电荷。丝间距为2mm，同时丝面间距也为2mm。最长的漂移距离为42cm。该丝室由3600根长为2.4m的垂直丝(不锈钢，直径100μm)和4800根长为0.9m的平行丝构成。探测器内部的信号电缆为低电容(40pf／m)的长为3.5m的kapton扁平电缆。2100个信号通道均布在杜瓦瓶顶部的8个法兰上。低噪声前级放大器安装在信号通道法兰上的冷室中。
(三)在探测器内部的电子寿命可通过测量光照电子云衰减而连续监测，该电子云是通过紫外激光脉冲照射金属阴极并使激光在小的漂移间隙移动。电子寿命在注入期间稳定增长且达到高于5ms的稳定值(相对衰减长度超过10mm)。这个结果主要归功于以上介绍的再流通系统。
(四)该探测器也具有重要的特征，也就是可以自触发。这个现象在迅速提高电流信号时被发现。
一个显示该探测器特点的事件：一个210mev的宇宙u介子的俘获伴随电子的衰减。由此以及许多我们观测的事件表明，lar-tpc探测器是一个高空间分辨率(222mm3／单元)、低电子学噪声(约为25key)的电磁量能计。实际上该探测器也可以测量沿轨迹的单位距离能损(de／dx)，以及衰减轨迹附近的电离。电子的总能量约为21mev。
二、探测器的响应
