孔间距减小对电子输运和扩散的影响：三重GEM探测器的比较模拟研究
仪器与探测器
2026-01-16 v1 高能物理 - 实验
摘要
制造技术和高性能电子学的进步促进了细间距气体电子倍增器（GEM）的发展。早期的实验和模拟结果表明，这些减小间距的GEM在有效增益、收集效率和位置分辨率方面可以优于标准配置。然而，在GEM系统内，相当一部分雪崩电子会损失，导致电荷收集效率下降。因此，一项全面的基于模拟的研究对于更深入地了解退化程度及其影响因素至关重要。在此背景下，我们采用ANSYS和Garfield++对间距减小为90和60 m的三重GEM探测器进行建模，并与标准配置（间距：140 m）进行性能对比分析。首先，通过将标准配置的结果与现有实验数据和先前报道的模拟结果进行比较来验证模拟框架。尽管存在特征增益偏移，该框架在捕捉微观雪崩动力学方面仍保持物理一致性和可靠性，能够再现实验趋势。验证之后，我们研究了金属电极处和Kapton孔内的电子损失、穿过转移区和感应区的电子传输、感应电极上的电子扩散以及整体收集效率。这些参数作为GEM电位、外孔直径、内孔直径、Kapton厚度、金属厚度和气体成分的函数进行分析，从而为设计高效的GEM探测器提供见解。
引用
@article{arxiv.2601.10139,
title = {Effect of hole pitch reduction on electron transport and diffusion: A comparative simulation study of Triple GEM detectors},
author = {Rajiv Gupta and Sunidhi Saxena and Ajay Kumar},
journal= {arXiv preprint arXiv:2601.10139},
year = {2026}
}