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Timepix探测器对重带电粒子的动态范围和分辨能力

DOI：10.1088/1748-0221/13/11/C11003 期刊：Journal of Instrumentation 出版年份：2018 更新时间：2025-09-23 15:21:01
摘要： 对Timepix探测器在宽能量范围和多方向入射的强（即穿透性）重带电粒子探测中的光谱响应与粒子径迹追踪性能进行了研究。本研究旨在评估该探测器对接近最小电离能区的粒子（特别是高能质子）的分辨能力，重点考察了重带电粒子至关重要的单像素能量响应范围。该工作补充并拓展了当前针对多种粒子类型、能量（能量损失）及入射方向条件下探测器响应特性与分辨能力的分析任务，通过扩展优化基于多重自由度的事件甄别方法，结合簇形态参数分析以及光谱响应、径迹追踪和线性能量转移（LET）、簇高度与路径长度比值等关联衍生量，实现了分辨率提升与事件分类。
作者： C. Granja，J. Jakubek，M. Martisikova，S. Kodaira，S. Polansky，P. Krist，V. Zach，T. Matlocha
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

检测探测器对接近最小电离状态的粒子（尤其是高能质子）的分辨能力，并研究重带电粒子的单像素能量范围。

研究成果

对轻重带电粒子的探测已在较低和较高能量范围内进行研究，从而扩展了探测器的分辨能力和量程。通过将簇形态分析、径迹分析与能谱数据相结合，提高了对不同粒子类型的鉴别能力。诸如传能线密度（LET）和半值层（HL）等导出量提供了更高的灵敏度。通过对粒子径迹上能量损失的详细采样，能够实现对轻重带电粒子更精确的区分。

研究不足

在950千电子伏特/像素以上，由于Timepix ASIC芯片中每个像素的电荷灵敏前置放大器饱和，特别是对于重离子，每个像素的光谱测量信号可能会失真。通过以低偏压运行传感器，可以部分抑制这一限制。

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