PandaX-I液氙暗物質(zhì)直接探測實驗中的制冷系統(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實驗是一個位于中國錦屏極深地下實驗室（CJPL）內(nèi)，應(yīng)用液氙作為探測物質(zhì)的暗物質(zhì)直接探測實驗。PandaX一期實驗從2009年開始立項，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實驗的一個重要構(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)定地存儲于探測器中，以便暗物質(zhì)探測器的運行。
　　本論文詳細(xì)介紹了我所搭建的PandaX實驗的制冷系統(tǒng)，包

2、括其結(jié)構(gòu)原理、日常運行和維護管理。此外，本文還介紹了我后期參與的PandaX實驗數(shù)據(jù)分析方法，并總結(jié)了PandaX暗物質(zhì)探測實驗的首批數(shù)據(jù)分析結(jié)果。
　　PandaX實驗制冷系統(tǒng)是目前世界上最大規(guī)模的制冷系統(tǒng)，保證了PandaX探測器可以穩(wěn)定地工作在預(yù)定的壓強，溫度之下。同時，該系統(tǒng)具有良好的擴展性，可以應(yīng)用于更大型的噸級探測器。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)計方式，各個模塊分別承擔(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)的長期穩(wěn)定運行需要精確的日常維護操作管理。因此，通過在四川錦屏地下實驗室中的工作積累，我在本文中還總結(jié)了一套關(guān)于PandaX項目制冷系統(tǒng)的操作方法及原理。本論文隨后將介紹PandaX實驗運行過程中制冷系統(tǒng)的運行和維護管理，這包括制冷系統(tǒng)的密封性測試、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)實驗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)計方式首次被應(yīng)用到液氙暗物質(zhì)探測器中，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實驗的數(shù)據(jù)的分析步驟，這包括了我主導(dǎo)的對采集到的信號進行刻度、重建和修正，從而還原出探測器里面的碰撞事例信息。我將詳細(xì)描述探測器均勻性校準(zhǔn)及相應(yīng)的數(shù)據(jù)修正。其中，對于數(shù)