光電倍增管位置響應的標定和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)有國際先進實驗的優(yōu)勢地位?；诂F(xiàn)有的實驗條件,大型高海拔空氣簇射觀測站(LHAASO)項目將在羊八井投入建設。LHAASO項目將采用多種探測手段、擴展探測器的有效面積,通過實現(xiàn)復合觀測、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前沿問題。
　　 1平方公里地面簇射粒子陣列(KM2A)是LHAASO項目的主體陣列,

2、其中包括5137個電磁粒子探測器(ED)和1209個μ子探測器(MD)。在當前的預先研究階段,兩種探測器樣機的優(yōu)化設計和性能測試是重點研究內(nèi)容。本文的工作正是圍繞以下兩個方面展開的: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)化設計和樣機性能測試。
　　 由于光電倍增管陰極位置響應的均勻性是影響探測器能量分辨的重要因素之一,為實現(xiàn)研究多種候選的光電倍增管的光陰極均勻性的目的,實驗室開發(fā)了一套由

3、步進電機驅(qū)動器和二維移動平臺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),方便實用,運行可靠,與穩(wěn)定的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)相結合,在實驗上出色地完成了對不同光電倍增管的均勻性的測試任務。實驗結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,同時實驗結果也表明光電倍增管的均勻性特點主要與光電倍增管內(nèi)部結構以及管內(nèi)電場分布結構等因素有關,對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、軟件對探測器的模擬,我們在μ子探測器的優(yōu)化設計方面做了大量工作。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),結合電子、光子成分帶來的punching-through效應等因素的影響,初步給出了μ子探測器的優(yōu)化設計方案,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)的厚度等設計指標。同時,為切實了解探測器的性能特點和檢驗模擬程序的結果,我們在實驗室中搭建了一個小型的μ子探測器樣機,測試宇宙