双相液氩 LEM 时间投影室有效增益的性能研究

大电子倍增器 (LEM) 是双相液氩时间投影室 (TPC) 的关键组件。从液体中提取出的漂移电荷在位于液面上方 0.5 厘米处、处于 87 K 纯氩蒸气中的 LEM 内进行放大。LEM 的特征参数包括其孔周围的介电边缘尺寸、LEM 绝缘层的厚度、孔径及其几何布局。我们在漂移距离为 21 cm 的双相液氩 TPC 中，测试了七种有效面积为 10$\times$10 cm$^2$ 的不同 LEM，以检验这些设计参数对放大性能的影响。我们研究了它们的响应，包括可达到的最大增益、对收集电荷均匀性的影响以及增益的长期稳定性。结果表明，我们可以达到约 150 的最大增益，这对应于 3 mm 读出条上的最小电离粒子 (MIP) 信号具有约 800 的信噪比 ($S/N$)。我们还得出结论，LEM 孔附近的介电表面会以不同的时间常数充电，这些时间常数取决于其设计参数。我们的结果证明，液氩 LEM TPC 是一个稳健的概念，其机理清晰，非常适合在超纯低温环境中运行，并能够满足未来大型液氩探测器的目标。