序 言

气体探测器以气体作为工作介质，通过入射粒子在其中产生的电离效应探测粒子。气体探测器作为历史最悠久的粒子探测器，起源于十九世纪末的核物理研究，经过一百多年的发展，现已具有很多成熟类型，成为粒子探测器大家族的重要成员。得益于气体介质的特点，气体探测器结构灵活，功能多样，性价比高，易于大规模使用，从计数测量和剂量检测，到能量测量，再到精确的位置测量和快速时间测量等各方面都有广泛的应用。

气体探测器的发展和核与粒子物理学的发展紧密相联。早在1898年，居里夫妇在发现放射性同位素镭和钋时就使用了电离室，气体探测器随后在核与粒子物理实验的持续驱动下得到了蓬勃发展，而气体探测器的发展又极大推动了核与粒子物理实验研究。1968年，法国物理学家G. Charpak发明了多丝正比室，实现了大面积条件下基于电信号的快速粒子径迹测量，这是探测器技术发展中的一次革命，开启了现代高能物理实验的大门，G. Charpak也因此在1992年获得了诺贝尔物理学奖。气体探测器早已超出了传统低能核物理领域，深入渗透到了核与粒子物理实验以及核科学与工程的各个方面。

以多丝正比室为代表的传统气体探测器由于计数率和位置分辨能力上的局限，不能满足高能物理实验不断发展的需求。通过缩小探测器电极之间的距离可以克服以上不足，微结构气体探测器(Micro-Pattern Gaseous Detector)的概念因此应运而生。1988年，法国物理学家A. Oed将微电子制造中的光刻工艺引入气体探测器制作中，并制作出了第一个微结构气体探测器——微条气体室(MSGC)，开创了微结构气体探测器的时代。近三十年来，光刻技术、微电子工艺和印刷板电路技术的进步极大促进了微结构气体探测器的发展，各种新的微结构概念不断涌现，相关技术不断发展和完善，目前已发展出了包括Micromegas、GEM和THGEM在内的多种成熟的技术方案。微结构气体探测器具有高计数率能力、高位置分辨、好的时间分辨和能量分辨、抗辐照、离子和光子反馈小、能大面积制作等优良特点，代表了当前气体探测器发展的主流和前沿。微结构气体探测器的出现是气体探测器领域继多丝正比室后的第二次革命，为气体探测器的继续发展开辟了广阔空间。微结构气体探测器的应用领域越来越广，而丰富多样化的需求也促使微结构气体探测器朝着更专用的方向发展，如低物质量、低放射性本底、高低气压、闭气式，以及极高集成度和极高分辨率等。

国内经过不断发展和积累，特别是在大型核与粒子物理实验项目的推动下，在气体探测器技术研究和应用上都取得了相当的成绩并在某些方面国际领先。在传统气体探测器方面，掌握并发展了包括多丝正比室、漂移室、阻性板室和多气隙阻性板室(RPC/MRPC)等在内的探测器技术，并成功应用于国内外大型核与粒子物理实验中。例如，北京谱仪实验的大型圆柱漂移室、基于RPC的缪子探测器和基于MRPC的飞行时间探测器，兰州重离子研究装置基于多丝正比室和漂移室阵列的径迹探测器和基于MRPC的飞行时间探测器，大亚湾中微子实验基于RPC的缪子探测器；ALEPH实验基于自猝灭流光管的缪子探测器，PHENIX实验基于RPC的缪子探测器，STAR实验基于MRPC的飞行时间探测器和缪子探测器，CBM实验基于MRPC的飞行时间探测器，ATLAS实验基于监控漂移管和窄气隙多丝室的缪子探测器以及CMS实验基于阴极感应条室和RPC的缪子探测器等。在微结构气体探测器方面，国内在探测器制作与生产、新技术、新结构和新材料等方面开展了大量工作，掌握了大面积GEM探测器制作技术，厚GEM膜的制作技术和Bulk-Micromegas探测器制作技术，开发了阻性热压接Micromegas探测器制作技术、高性能类金刚石碳(DLC)阻性电极以及基于热压接和DLC技术的多种新型探测器结构，探索了特殊基材的使用、GEM膜的制作和特殊形状的探测器。在读出电子学方面，开发了微结构气体探测器通用读出电子学系统，很好地满足了国内这方面的需求。与此同时，国内也在积极开展微结构气体探测器的应用研究，相关领域包括中子探测、核测量、辐射成像、X射线偏振测量、TPC读出、光探测、低本底实验等。值得指出的是，国内已经开始承担关于微结构气体探测器的工程任务，包括CMS实验的GEM探测器升级、BESIII实验的圆柱形GEM探测器升级、PandaX-Ⅲ实验中TPC的Micromegas探测器研制及中国散裂中子源的中子谱仪研制等。环形正负电子对撞机(CEPC)、超级陶粲装置(STCF)和中国电子离子对撞机(EICC)等我国未来核与粒子物理大科学装置项目也都把微结构气体探测器作为重要探测器技术方案进行研究。

以微结构气体探测器为代表的先进气体探测器无论在基于大科学装置的基础和应用研究中，还是在核医学、核能、国土安全与国防建设、无损检测和剂量学等领域都有着极大的应用需求和潜力。在这一背景下，核探测与核电子学国家重点实验室自2011年开始每年举办一次全国先进气体探测器研讨会，为国内从事气体探测器研究的单位和个人提供一个全面交流与讨论的平台，并共同探讨国内气体探测器的发展方向和战略。为了更好地促进国内气体探测器的发展，国内相关研究单位经过深入讨论和酝酿后，在2017年11月召开的第七届全国先进气体探测器研讨会期间，成立了全国先进气体探测器合作组。这一合作组依托核探测与核电子学国家重点实验室，设置有探测器物理组、探测器研制组、读出电子学组、应用组和平台组共五个工作组开展具体工作，旨在推动先进气体探测器及其读出电子学技术的持续发展，推动相关技术在基础研究和其他领域中的应用，促进先进气体探测器领域的国际合作与交流。合作组的目标是实现国内先进气体探测器技术整体研发和应用水平的不断提高，协同突破关键技术，早日跨入该领域世界前列。

此次恰逢第九届全国先进气体探测器研讨会，有幸与《原子能科学技术》期刊合作，将会议中报告的先进气体探测器及相关读出电子学方面取得的最新成果和进展以专栏形式发表，内容涉及探测器模拟和制作、新型阻性电极、探测器应用及有关读出电子学等。相信这将进一步促进国内气体探测器研究工作的开展。最后感谢《原子能科学技术》期刊对气体探测器研究工作的支持，感谢专栏所有的审稿人和编辑在疫情期间的辛勤工作，也感谢中国原子能科学研究院李笑梅研究员在这一专栏发表过程中所做的大量联络和组织工作。