收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

LHAASO水切伦科夫探测器原型阵列读出电子学研究

郝新军  
【摘要】:宇宙线是来自宇宙空间中的高能粒子流,是人类能够获得的来自宇宙空间的唯一物质载体。宇宙线研究已经成为天体物理研究中的一个重要课题,物理学家们使用许多实验手段对宇宙线的相关问题进行研究,包括宇宙线的构成、起源、产生的物理过程等等。 大型高海拔空气簇射观测站(Large High Altitude Air Shower Observatory,缩写为LHAASO)是我国科学家提出建设的覆盖1平方千米的大型γ天文巡天扫描探测系统。LHAASO计划的核心科学目标是探索高能宇宙线起源以及相关宇宙演化、高能天体演化和暗物质的研究。水切伦科夫探测器阵列(Water Cerenkov Detectro Array,缩写为WCDA)是LHAASO的一个子探测器,探测面积为9万平方米,用置于四米水深处的3600支光电倍增管(PhotoMultiplier Tube,缩写为PMT)捕捉低能量簇射,用于巡天扫描γ射线源。在LHAASO的预先研究阶段,由9路PMT组成的WCDA原型阵列将首先建立在羊八井国际宇宙线观测站中,通过工程建设平台和实验物理平台考察和检验探测器的各项性能。本论文的主要研究工作就是针对WCDA原型阵列的读出电子学展开的。原型阵列中PMT需要进行时间和电荷测量,指标要求时间测量的分辨率小于1ns,精度小于0.5ns,电荷测量的动态范围为S.PE– 4000 PE,在S.PE时精度小于10%,在4000PE时精度小于5%。 本论文第一章介绍了宇宙线及其探索历史,随后介绍了大型高海拔空气簇射观测站的总体规划及其水切伦科夫探测器的详细特点。 第二章调研国内外全部或部分采用水切伦科夫探测器的实验装置,着重介绍这些实验中PMT的读出方案,并对这些读出方案进行了归类和总结,作为原型阵列读出电子学设计的参考。 第三章详细介绍原型阵列的相关内容,包括探测器构造、光电倍增管、读出电子学性能指标。最后简单介绍了读出电子学的总体设计方案,读出电子学由位于前端的九块前置放大器和位于后端的一块数字化插件构成,前放与数字化插件通过100m长的同轴电缆连接。 第四章主要介绍双增益低噪声前置放大器设计。前置放大器处于电子学的最前端,它的性能直接关系着整个读出电子学系统的性能。根据PMT信号动态范围大的特点将前放设计为双增益的结构,由于单光电子信号的脉冲幅度非常小,前放的低噪声放大是必不可少的。经过几种放大器的设计对比及改进,最终前放实现了小信号的低噪声放大且在大动态范围内具有较好的线性。 第五章主要介绍数字化插件中各个功能模块的设计及实现。数字化插件接收九块前放放大后的18路信号并进行时间及电荷测量(只有前放高增益输出的信号进行时间测量),同时负责触发判选以及数据读出。 第六章主要为数字化插件及读出电子学系统的测试。其中时间测量TDC的分辨率为0.893ns,整个读出电子学的时间间隔晃动为0.475ns,单次时间戳晃动为0.335ns。电荷测量在S.PE时精度不大于7%,其余信号不大于5%。测试结果表明读出电子学的性能符合设计指标。 第七章为论文的总结及展望。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 ;红外单晶探测器阵列的新技术[J];激光与红外;1971年12期
2 昭华;;热成象用的多元探测器阵列[J];激光与红外;1976年02期
3 昭华;;红外多元探测器阵列工艺[J];激光与红外;1978年04期
4 石明金;;新型高密度红外肖特基电荷耦合探测器阵列[J];红外与激光技术;1987年03期
5 刘妍妍;张新;徐正平;张建萍;王灵杰;王德江;;赋形像元探测器在超分辨重建中的应用[J];红外与激光工程;2009年06期
6 尚鐸;;射频溅射法制红外探测器阵列[J];激光与红外;1973年07期
7 P·KennedyMcEwen;边原;;焦面探测器阵列的信号处理器[J];应用光学;1988年01期
8 李烨;;新一代导弹寻的头引入硅化铂探测器[J];现代兵器;1991年08期
9 ;专利[J];光机电信息;1995年06期
10 杨鹏翎;冯国斌;王群书;王振宝;程建平;;中红外高能激光光斑探测器[J];中国激光;2009年08期
11 宗兰;;热成象用热电探测器阵列[J];激光与红外;1972年12期
12 昭华;;温差电致冷探测器[J];激光与红外;1979年07期
13 徐爱强;;光学探测器阵列对目标方位角的判定[J];应用光学;1984年04期
14 ;第二代新型红外探测器阵列已批量生产[J];激光与红外;1995年01期
15 刘妍妍;张新;徐正平;张建萍;王灵杰;王德江;;利用异形像元探测器提高空间分辨率[J];光学精密工程;2009年10期
16 星南;;国外红外光电探测器阵列概况[J];激光与红外;1978年04期
17 陈刚,温志渝,梁玉前,蒋子平,黄俭,熊宇虹;采用曲线拟合消除探测器阵列非线性对吸收光谱的影响[J];光谱学与光谱分析;2005年03期
18 培之;;红外探测器阵列中的串光[J];激光与红外;1979年09期
19 苏广;;高级扫描系统混合工艺的多路传输本征探测器阵列及信号处理方案的进展[J];激光与红外;1982年02期
20 叶振华;双色探测器的集成焦平面技术[J];红外;2002年05期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 邹鸿;陈鸿飞;邹积清;施伟红;张录;宁宝俊;田大宇;;硅条带探测器阵列在空间粒子探测中的应用[A];中国空间科学学会空间探测专业委员会第十八次学术会议论文集(下册)[C];2005年
2 李齐林;邓小武;陈立新;黄晓延;;2-D半导体探测器阵列方向性响应的研究[A];中华医学会放射肿瘤治疗学分会六届二次暨中国抗癌协会肿瘤放疗专业委员会二届二次学术会议论文集[C];2009年
3 马攀;戴建荣;Jie She;;探测器阵列大野测量时散射体积缺损对测量准确性的影响[A];2007第六届全国放射肿瘤学学术年会论文集[C];2007年
4 徐子森;;多层螺旋CT技术新进展[A];山东医学会医疗器械专业委员会第八次学术年会论文集[C];2000年
5 张行坤;;数字化X线设备CR和DR的成像原理[A];中华医学会医学工程学分会第八次学术年会暨《医疗设备信息》创刊20周年庆祝会论文集[C];2006年
6 吴广国;黄勇;贾彬;曹学蕾;孟祥承;王焕玉;李秀芝;梁琨;杨茹;韩德俊;;硅漂移探测器的制作工艺及特性研究[A];第十四届全国核电子学与核探测技术学术年会论文集(上册)[C];2008年
7 吴广国;黄勇;贾彬;曹学蕾;孟祥承;王焕玉;李秀芝;梁琨;杨茹;韩德俊;;硅漂移探测器的制作工艺及特性研究[A];第十四届全国核电子学与核探测技术学术年会论文集(1)[C];2008年
8 L.Bagby;M.Johnson;R.Lipton;顾维新;;硅条探测器及其读出芯片SVX饱和的研究[A];第8届全国核电子学与核探测技术学术年会论文集(一)[C];1996年
9 向思桦;陈四海;潘峰;黄磊;赖建军;柯才军;易新建;;柔性仿生复眼成像系统探测机理模拟研究[A];2004全国图像传感器技术学术交流会议论文集[C];2004年
10 常劲帆;王铮;李秋菊;张研;;LHAASO地面粒子探测器阵列前端电子学初步设计[A];第十五届全国核电子学与核探测技术学术年会论文集[C];2010年
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 杨贺润;Micromegas探测器的性能研究[D];兰州大学;2010年
2 郝新军;LHAASO水切伦科夫探测器原型阵列读出电子学研究[D];中国科学技术大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王鑫;工业CT探测器光电流信号放大及转换特性研究[D];重庆大学;2011年
2 齐国涛;Si-PIN X射线探测器性能研究[D];河北师范大学;2012年
3 刘海;LiTaO_3探测器的二维结构分析[D];长春理工大学;2007年
4 范生强;BST铁电薄膜红外探测器阵列的制备工艺及其电学性能[D];湖北大学;2011年
5 郝博涛;大气激光通信系统探测器阵列分集接收技术研究[D];长春理工大学;2013年
6 仓黎黎;基于384×288探测器的非制冷红外图像处理技术研究[D];南京理工大学;2009年
7 丁勇;轨道振动和探测器倾斜对锥束CT的影响[D];东北大学;2008年
8 刘飞;光通信系统中波长选择性波导探测器的研究[D];北京邮电大学;2013年
9 马霄云;氟化钡探测器的设计组装和性能测试[D];兰州大学;2007年
10 王释伟;新型PIN硅半导体探测器的辐射损伤研究[D];兰州大学;2006年
中国重要报纸全文数据库 前2条
1 实习生 姜靖;探索在量子领域前沿[N];科技日报;2007年
2 记者 王艳红;南极冰层适合探测高能中微子[N];新华每日电讯;2001年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978