光電倍增管位置響應(yīng)的標(biāo)定和μ子探測器的模擬.pdf

1、羊八井圈際宇宙線觀測站位于我國西藏地區(qū)的羊八井鎮(zhèn),占據(jù)著高海拔(4300米)、優(yōu)良后勤支持和現(xiàn)有國際先進(jìn)實(shí)驗(yàn)的優(yōu)勢(shì)地位?；诂F(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)條件,大型高海拔空氣簇射觀測站(LHAASO)項(xiàng)目將在羊八井投入建設(shè)。LHAASO項(xiàng)目將采用多種探測手段、擴(kuò)展探測器的有效面積,通過實(shí)現(xiàn)復(fù)合觀測、精確測量的方式,研究高能宇宙線起源、宇宙線演化以及其它的重大物理學(xué)前沿問題。
　　 1平方公里地面簇射粒子陣列(KM2A)是LHAASO項(xiàng)目的主體陣列,

2、其中包括5137個(gè)電磁粒子探測器(ED)和1209個(gè)μ子探測器(MD)。在當(dāng)前的預(yù)先研究階段,兩種探測器樣機(jī)的優(yōu)化設(shè)計(jì)和性能測試是重點(diǎn)研究內(nèi)容。本文的工作正是圍繞以下兩個(gè)方面展開的:1)擬用于上述兩種探測器中的不同尺寸的光電倍增管的均勻性研究；2)μ子探測器的優(yōu)化設(shè)計(jì)和樣機(jī)性能測試。
　　 由于光電倍增管陰極位置響應(yīng)的均勻性是影響探測器能量分辨的重要因素之一,為實(shí)現(xiàn)研究多種候選的光電倍增管的光陰極均勻性的目的,實(shí)驗(yàn)室開發(fā)了一套由

3、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器和二維移動(dòng)平臺(tái)組成的光電面掃描系統(tǒng)。該系統(tǒng)的控制程序基于Linux操作系統(tǒng),方便實(shí)用,運(yùn)行可靠,與穩(wěn)定的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)相結(jié)合,在實(shí)驗(yàn)上出色地完成了對(duì)不同光電倍增管的均勻性的測試任務(wù)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示不同類型的光電倍增管有著不同的均勻性分布特點(diǎn),同時(shí)實(shí)驗(yàn)結(jié)果也表明光電倍增管的均勻性特點(diǎn)主要與光電倍增管內(nèi)部結(jié)構(gòu)以及管內(nèi)電場分布結(jié)構(gòu)等因素有關(guān),對(duì)這些因素的研究將為光電倍增管的選型提供重要的參考依據(jù)。
　　 利用基于Geant4

4、軟件對(duì)探測器的模擬,我們?cè)讦套犹綔y器的優(yōu)化設(shè)計(jì)方面做了大量工作。模擬過程中,我們使用水吸收長度、Tyvek反射系數(shù)以及光電倍增管性能等參數(shù),結(jié)合電子、光子成分帶來的punching-through效應(yīng)等因素的影響,初步給出了μ子探測器的優(yōu)化設(shè)計(jì)方案,給出探測器大小(直徑、深度等)以及探測器上面覆蓋的吸收層(土層)的厚度等設(shè)計(jì)指標(biāo)。同時(shí),為切實(shí)了解探測器的性能特點(diǎn)和檢驗(yàn)?zāi)M程序的結(jié)果,我們?cè)趯?shí)驗(yàn)室中搭建了一個(gè)小型的μ子探測器樣機(jī),測試宇宙