Photonis 的Planacon?方形 MCP-PMT 已被選為 PANDA 實驗的 Barrel DIRC 探測器的光電傳感器。PANDA 是反質子和離子研究設施 (FAIR) 的大型粒子物理實驗，該設施是達姆施塔特正在建設的加速器綜合體。圖 1 顯示了 PANDA 實驗的橫截面，并指示了 Barrel DIRC 探測器的位置。整個探測器總共需要 128 個 Planacons。

圖 1：PANDA 實驗，突出顯示了兩個 DIRC 探測器：左側為 Barrel DIRC，右側為端蓋 DIRC(圖片由 GSI 提供)。

DIRC 代表內部反射切倫科夫光檢測。以接近光速行進的粒子穿過由合成熔融石英(“石英”)制成的長條，并產生極少量的所謂切倫科夫光。經過多次內部反射后，部分光被極其靈敏的光電傳感器面板檢測到，見圖 2。DIRC 探測器對于識別穿過的粒子類型至關重要，在這種情況下，主要是為了區分π介子 (π) 和卡翁 (K)。該應用對光電傳感器提出了極高的要求：它們需要在最惡劣的輻射條件和強磁場中運行多年，保持良好的位置和定時分辨率并保持出色的靈敏度。光電傳感器的總有效面積超過 3,300 cm2。

圖 2：說明 DIRC 探測器的工作原理：切倫科夫光在石英棒內反射多次，然后聚焦在光電傳感器平面上。使用位置信息識別粒子，此處顯示介子(紅色)和卡介子(綠色)之間不同的切倫科夫發射角如何導致光電傳感器平面上的不同焦點。(圖片來源：Serge Duarte Pinto，Photonis)

選擇 Planacon 作為 PANDA DIRC 探測器的光電傳感器是達姆施塔特和埃爾蘭根研究小組多年研究、設計和測試的結果。CERN 和其他設施的束流測試(見圖 3)顯示了這種 DIRC 設計的可行性，并展示了 Planacon 的卓越性能。這是我們旗艦產品 MCP-PMT 一系列招標中的最新一次。近年來，Planacons 已被選為莫斯科附近 JINR 設施的 MPD 實驗、CERN 大型強子對撞機 (LHC) 的 ALICE 實驗以及許多較小規模應用的光電傳感器。

圖 3：光束測試裝置，石英膨脹棱鏡后面有一系列 Planacon，右側是單個石英棒。CERN，2018(照片由 Jochen Schwiening/GSI 提供)。

Photonis 和 PANDA 實驗的下一個挑戰將是構建 Endcap Disc DIRC(也如圖 1 右側所示)，這對光電傳感器提出了更高的要求。原型已經制作完成，正在測試中。

審核編輯 黃宇