大面阵层压多通道板电子倍增器中 511 keV 伽马射线的表面直接转换
高能物理 - 实验
2023-10-03 v3
摘要
我们使用 TOPAS 仿真框架，对 511 keV 伽马射线在由重金属负载电介质（如铅玻璃）薄层压制成型、并图案化出微通道的层压微通道板（LMCP）中直接转换为电子的过程进行建模。这些薄层作为伽马射线到初级电子的转换体，转换发生在距通道成型表面的一定深度内，使得电子能够穿透通道表面（「表面直接转换」）。通道内涂有二次发射材料以在通道中产生电子倍增。薄层立式堆叠，通道从所得「板坯」顶部贯通至底部；组装后板坯上下金属化以形成成品 LMCP。薄层周长形状决定了板坯在该薄层位置处的尺寸，从而允许板坯厚度、宽度和长度上的非均匀截面。板坯也可为非平面，允许两个横向维度上的曲面。该层压结构允许在 LMCP 中集成结构元件，以便在大面阵阵列中进行模块化组装。通道可在薄层表面图案化，具有针对特定应用和性能优化的内部形状与结构、纹理及涂层。通道在 LMCP 上可非均匀，且在任一横向方向上均不必平行。伽马射线到电子的表面直接转换消除了常见的两步转换：伽马射线先在闪烁体中转为光学光子，再由光电探测器将光子转为电子。仿真预测，对于 2.54 cm 厚的铅玻璃 LMCP，511 keV 伽马射线的转换效率为 30%。光电阴极的消除使得可在大气压下组装。
引用
@article{arxiv.2306.11701,
title = {Surface Direct Conversion of 511 keV Gamma Rays in Large-Area Laminated Multichannel-Plate Electron Multipliers},
author = {Kepler Domurat-Sousa and Cameron Poe and Henry J. Frisch and Bernhard W. Adams and Camden Ertley and Neal Sullivan},
journal= {arXiv preprint arXiv:2306.11701},
year = {2023}
}
备注
13 pages, 10 figures, most recent version is of the accepted manuscript