PandaX-I液氙暗物質(zhì)直接探測(cè)實(shí)驗(yàn)中的制冷系統(tǒng),數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)以及數(shù)據(jù)分析方法.pdf

1、本文所描述的PandaX實(shí)驗(yàn)是一個(gè)位于中國(guó)錦屏極深地下實(shí)驗(yàn)室（CJPL）內(nèi)，應(yīng)用液氙作為探測(cè)物質(zhì)的暗物質(zhì)直接探測(cè)實(shí)驗(yàn)。PandaX一期實(shí)驗(yàn)從2009年開始立項(xiàng)，于2014年5月正式開始取數(shù)，并于當(dāng)年10月正式發(fā)表了首批數(shù)據(jù)分析結(jié)果。我的工作主要是關(guān)于PandaX實(shí)驗(yàn)的一個(gè)重要構(gòu)成部分，制冷系統(tǒng)。它的主要功能是把氙以液態(tài)的形式穩(wěn)定地存儲(chǔ)于探測(cè)器中，以便暗物質(zhì)探測(cè)器的運(yùn)行。
　　本論文詳細(xì)介紹了我所搭建的PandaX實(shí)驗(yàn)的制冷系統(tǒng)，包

2、括其結(jié)構(gòu)原理、日常運(yùn)行和維護(hù)管理。此外，本文還介紹了我后期參與的PandaX實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析方法，并總結(jié)了PandaX暗物質(zhì)探測(cè)實(shí)驗(yàn)的首批數(shù)據(jù)分析結(jié)果。
　　PandaX實(shí)驗(yàn)制冷系統(tǒng)是目前世界上最大規(guī)模的制冷系統(tǒng)，保證了PandaX探測(cè)器可以穩(wěn)定地工作在預(yù)定的壓強(qiáng)，溫度之下。同時(shí)，該系統(tǒng)具有良好的擴(kuò)展性，可以應(yīng)用于更大型的噸級(jí)探測(cè)器。作為制冷系統(tǒng)的核心部分，制冷總線采用了模塊化的設(shè)計(jì)方式，各個(gè)模塊分別承擔(dān)著不同的任務(wù)。其中脈管制冷器（

3、PTR）模塊在零下100度的工作溫度下的制冷功率可以達(dá)到180瓦。另外，循環(huán)系統(tǒng)的熱交換率更是達(dá)到了95.2％。制冷系統(tǒng)的長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行需要精確的日常維護(hù)操作管理。因此，通過(guò)在四川錦屏地下實(shí)驗(yàn)室中的工作積累，我在本文中還總結(jié)了一套關(guān)于PandaX項(xiàng)目制冷系統(tǒng)的操作方法及原理。本論文隨后將介紹PandaX實(shí)驗(yàn)運(yùn)行過(guò)程中制冷系統(tǒng)的運(yùn)行和維護(hù)管理，這包括制冷系統(tǒng)的密封性測(cè)試、預(yù)冷工作、液氙的灌注、液氙的循環(huán)和凈化以及液氙液位的控制。其中本文將根

4、據(jù)實(shí)驗(yàn)中所涉及的不同漏率范圍，詳細(xì)討論多種不同的密封性檢測(cè)方法。另外，作為液氙液位的控制系統(tǒng)，溢出容器（Overflow Chamber）的設(shè)計(jì)方式首次被應(yīng)用到液氙暗物質(zhì)探測(cè)器中，本文將著重分析其巧妙的液位控制方法及原理。
　　在論文的后半部分，我介紹了PandaX實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)的分析步驟，這包括了我主導(dǎo)的對(duì)采集到的信號(hào)進(jìn)行刻度、重建和修正，從而還原出探測(cè)器里面的碰撞事例信息。我將詳細(xì)描述探測(cè)器均勻性校準(zhǔn)及相應(yīng)的數(shù)據(jù)修正。其中，對(duì)于數(shù)