空氣簇射軸芯探測器的開發(fā).pdf

1、人類對宇宙探索的腳步從沒停留過,宇宙線的起源作為當(dāng)今世界最有爭議的課題之一,仍然被人們討論著。研究膝區(qū)(1015eV-1016eV)宇宙線的成分、精確測量各單成分能譜,將可揭示膝區(qū)宇宙線的起源。
　　 中國西藏拉薩當(dāng)雄縣羊八井鎮(zhèn),海拔4300米,對應(yīng)大氣的深度約為606g／cm2。原初能量處于“膝區(qū)”,宇宙線大氣簇射在此處發(fā)展到極大值處。因此具有較高的測量精度。Yangbajing Air shower Core detecto

2、r(YAC)擁有先進(jìn)的數(shù)據(jù)分析方法,在羊八井宇宙觀測站內(nèi)同廣延大氣簇射陣列和地下繆子探測器陣列聯(lián)合運(yùn)行。因此能夠完整無缺的記錄下“膝區(qū)”宇宙線次級粒子所攜帶的信息,高精度地實(shí)現(xiàn)測量50TeV-10PeV的原初質(zhì)子和氦核的單一成分能譜的物理目標(biāo)。
　　 本文著重討論了空氣簇射軸芯探測器的開發(fā)。由于YAC-Ⅱ探測器屬于光纖閃爍體探測器,在軸芯探測器開發(fā)的過程中首先介紹了光纖閃爍體探測器的工作原理。在這基礎(chǔ)上針對YAC-Ⅱ探測器的結(jié)構(gòu)

3、和開發(fā)過程進(jìn)行了介紹,考慮到西藏羊八井特殊的自然環(huán)境與氣候環(huán)境,本實(shí)驗(yàn)組采用了防漏光、防水、防腐蝕以及保溫性能好的設(shè)計方案,為了更加保險起見,又對YAC-Ⅱ探測器的保護(hù)罩進(jìn)行了優(yōu)化處理。關(guān)于探測器內(nèi)部各器件如何選擇才可以滿足實(shí)驗(yàn)要求進(jìn)行了可行性分析,其中包括鉛板厚度的選擇,光纖閃爍體的選擇,光電倍增管以及后端電子學(xué)的選擇,磁屏蔽管的選擇,高壓線、信號線以及接頭的一些性能的測試等。在可行性分析結(jié)果的基礎(chǔ)上對各個組成部分的性能進(jìn)行了測試,測

4、試結(jié)果表明YAC-Ⅱ探測器的性能可以滿足預(yù)期目標(biāo)。
　　 為了檢測探測器中的光電倍增管的測量范圍是否可以滿足要求,本實(shí)驗(yàn)組利用了北京正負(fù)電子對撞機(jī)的直線加速器束流對探測器樣品進(jìn)行了嚴(yán)格的標(biāo)定,其中主要包括兩個不同型號的光電倍增管(R5325、R4125)的線性范圍和所用閃爍體的飽和效應(yīng)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明高增益光電倍增管R4125動態(tài)范圍是1個電子到上千個電子；低增益光電倍增管R5125動態(tài)范圍是幾百個電子到上百萬個電子。這表明YAC