光電倍增管位置響應(yīng)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(shè)。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(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(dāng)前的預(yù)先研究階段,兩種探測器樣機的優(yōu)化設(shè)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(shè)計和樣機性能測試。
　　 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(jié)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(wù)。實驗結(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,同時實驗結(jié)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(jié)構(gòu)以及管內(nèi)電場分布結(jié)構(gòu)等因素有關(guān),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(shè)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(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)計指標。同時,為切實了解探測器的性能特點和檢驗?zāi)M程序的結(jié)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