● 摘要
近几年低能弱束缚原子核在近库仑位垒能区的核反应机制研究是核物理领域里的热点问题之一。通过近库仑位垒能区的17F在58Ni上的弹性散射和破裂反应实验来探索17F与中重靶核的反应机制以及17F一些结构信息。实验中，出射粒子包括17F和17F的破裂产物16O和质子p。为了有效地区分和探测较大质量的17F、16O和较小质量的质子p，需构建双ΔE-E探测器。电离室和双面硅条探测器（Double-Sided Silicon Detector, DSSD）构成探测17F和16O的ΔE-E探测器，双面硅条探测器（DSSD）和四分硅探测器（Quadrant Silicon Detector, QSD）构成探测质子p的ΔE-E探测器。DSSD和QSD安装在电离室内部，紧靠电离室有效探测区域之后，其中DSSD给出粒子的位置信息。
多个电离室组合成探测器阵列。利用GEANT4程序进行蒙特卡洛模拟，得到不同阵列方案的几何效率，包括针对16O和质子p符合探测的几何效率。综合模拟结果和设计要求，最终确定使用八个电离室形成探测器阵列。在各自极限距离往外移动相同距离的情况下，八个电离室的方案比六个电离室的方案在探测效率上有一部分的下降，但是八个电离室可覆盖更大角度以及提供更高的角度分辨。除几何效率外，本文还利用GEANT4模拟不同能量下17F、16O和质子p在电离室（C3H8，50mm厚，0.3 atm）、DSSD及QSD中的能量沉积，为后续的准备实验和现场实验操作提供参考。
电离室的外形设计为等腰梯形，与其他电离室紧密排列形成阵列。电离室制作有两个版本，黄铜版与PCB（印刷电路板）版。黄铜版电离室的外框由黄铜直接加工，内部再配置电路板提供电离室电压等，无栅极，易组装，抗形变，但是重量较重。PCB版电离室将电离室外框与内部电路整合为一体，重量轻，有栅级，部件较多，组装费时。利用5.486MeV的α粒子（241Am）对两种电离室分别进行了分辨率测试：PCB版电离室的分辨率可达到7%至9%，黄铜版电离室的分辨率为10%至20%。PCB版电离室在分辨率上优于黄铜版电离室，建议将其作为17F+58Ni在库仑位垒附近弹性散射和破裂反应实验的探测器使用。