使用气体光电倍增研发皮秒定时切伦科夫探测器

具有简单光电子倍增机制（如阻性板室）的光敏气体探测器，有望在保持低成本的同时提供大的光覆盖范围和优异的时间分辨率。我们研发了一种气体光电倍增管（GasPM），并证明在使用量子效率极低的 $\rm{LaB_6}$ 光电阴极时，在 $3.3\times10^6$ 的增益下，单光子时间分辨率为 $25\pm1.1~\rm{ps}$。随后，我们研发了一种使用带有 $\rm{CsI}$ 光电阴极的GasPM的切伦科夫探测器，旨在应用于分辨率低于 10 $\rm{ps}$ 的飞行时间测量以进行粒子鉴别。我们在位于日本KEK的PF-AR测试束流线上，使用 3 GeV 电子束进行了测试。结果，测得该探测器与MCP-PMT之间的飞行时间分辨率为 $\sigma=73.0\pm2.4~\rm{ps}$。由于间隙电压低于设计值，获得的分辨率未达到目标。然而，这与施加间隙电压的预期值一致。这是在未来发展中通过提高间隙电压和光子探测效率来实现设计分辨率的重要里程碑。