水基契伦可夫探测器的性能测试和对空气簇射芯阵列探测器的检验

论文摘要

实验发现1011eV以上的宇宙线全粒子能谱都遵循负幂率～E-γ。在～3×1015eV,宇宙线能谱明显变陡,称为“膝”。由于这种能谱的明显拐折必定与高能宇宙线粒子的成分、起源、加速和传播机制的变化有关,具有特殊的物理意义,因此自从1958年“膝”的现象被MSU组发现以来,“膝”的起源问题一直是人们关注的焦点。水基契伦可夫探测器是一种新型的探测器,具有性能好,价格低的优点,这种探测器的原理就是通过收集μ子产生的契伦可夫光,可以探测到μ子的流强,进而排除羊八井高于100TeV能区的宇宙线强子背景。本工作先对光电倍增管的性能进行了解和研究,做了暗电流、绝对增益、相对增益等的测量,然后对空水箱、装满自来水、装满净化水的情况下测量了单粒子（μ）谱。装满净化水时,测量了水的衰减长度以及探测器的计数率与宇宙线粒子天顶角的关系。又用圆桶形水基契伦可夫探测器在拉萨、羊八井、纳木措三地做了宇宙线背景测量,测量中分别用了当地水和净化水作介质。在羊八井,又做了水桶中装入不同数量、不同质量的水时探测器计数率与甄别器阈值关系的测量,以及不同的天顶角下探测器探测效率与甄别器阈值关系测量。为了测量原初宇宙线膝区成分（质子、氦核、铁核）的能量谱,羊八井ASγ实验组计划在阵列中安置芯阵列探测器。它是一种新型光纤光导多塑料闪烁体计数器,分布在EAS芯区逐步代替老的空气光导闪烁体,光子通过闪烁体内的光纤传到光电倍增管的光阴极。这个芯阵列探测器主要是测量高能电磁成分,结合Monte Carlo模拟区分“膝”区主要重核元素,得到它们之间比例。探测器被均匀的分成80个方格,用Sr90作放射源放在不同的方格里测量探测器响应的均匀性,探测器的均匀性在实验要求之内。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 引言
• 1.1 初级宇宙线观测实验
• 1.2 地面宇宙线实验
• 1.3 初级宇宙线能谱和“膝”区物理
• 1.4 羊八井AS-γ实验及其升级实验
• 1.5 论文结构
• 第二章 条形水基契伦可夫探测器
• 2.1 实验的目的和作用
• 2.2 水箱的介绍
• 2.3 反射膜材料的研究
• 2.4 光电倍增管的性能研究
• 2.5 实验的过程和结论
• 第三章 圆筒型水基契伦可夫量能器
• 3.1 实验的目的
• 3.2 水的净化和测量
• 3.3 实验的过程和测量
• 3.4 结论
• 第四章 羊八井空气簇射芯阵列探测器的检测
• 4.1 实验的意义
• 4.2 探测器的结构和制作
• 4.3 探测器的效率测量
• 4.4 探测器响应的均匀性检测
• 第五章 结论
• 附件
• 参考文献
• 致谢
• 学位论文评阅及答辩情况表