LHAASO-WCDA++光电倍增管分压电路优化设计.pdf

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1、分类号：学校代码：10165密级：学号：201511000632硕士学位论文LHAASO-WCDA++光电倍增管分压电路优化设计LHAASO-WCDA++PhotoelectronMultiplierTubeOptimalDesignofVoltageDividerCircuit作者姓名：杜文艳学科、专业：粒子物理与原子核物理研究方向：核技术导师姓名：王崇杰2018年05月辽宁师范大学硕士学位论文摘要高能γ光子所携带着的宇宙线加速源的各种待测信息，是我们现在研究宇宙线起源的重要探针，因此也被形象地称为宇宙线源的“信使”粒子。在人类经过将近50年

2、的探索之后，逐渐打开了对甚高能γ这一扇崭新的观测窗口。这一观测窗口极大地丰富了我们对宇宙中高能现象的认知。目前，在>100MeV能段，Fermi卫星探测器已经观测到三千多个γ射线源。在更高的能段区域，如>100GeV能段，地面切伦科夫望远镜和地面EAS阵列也观测到了一百多颗γ射线源。由中国建设的高海拔宇宙线观测站（“LHAASO”）是我国科学家提出的下一代探测器。该探测器具有高角度分辨率、排除强本底能力的特点，并且还具备大视场全天候巡天能力，使其甚高能巡天灵敏度和超高能灵敏度均处于世界领先地位。“LHAASO”计划的核心科学目标是要探索高能宇宙

3、线起源以及和其相关的宇宙演化、高能天体演化和新物理前沿。通过对全天区伽马源扫描并精确地测量伽马能谱，探测器积累各种伽马源的统计样本，以确定“膝”的位置，从而完成宇宙线能谱的连续、一致测量，实现空间的宇宙线直接测量与地面的空气簇射测量无缝连接，进而开拓暗物质等新物理研究前沿课题。LHAASO主体探测器阵列分为三个部分：第一部分是占地面积为1km2地面簇射粒子阵列（KM2A），其中包括5635个电子探测器、1221个μ子探测器；第二部分是占地面积为78000m2水契伦科夫探测器（WCDA）；第三部分是由12台广角契伦科夫望远镜组成的广角契伦科夫望远

4、镜阵列（WFCTA）。WCDA作为LHAASO的重要探测单元，具有全天候工作运行、携带更为精准的时间信息、具有较高的分辨率的特点。在LHAASO-WCDA水池中测量宇宙线事例的芯位和粒子数分布信息能帮助我们进行粒子鉴别，实现对更高能宇宙线能谱精度测量区分。为了测量能量在100Tev-10Pev之间宇宙线芯位附近粒子的信息并对其进行成分区分，提出了WCDA动态扩展系统（WCDA++），即在每个探测单元中的8英寸PMT旁放置一个1.5英寸的小PMT，大、小PMT中心距离为220mm。本论文是针对LHAASO-WCDA++项目中核心器件1.5英寸PM

5、T的分压电路设计进行的研究，包括光电倍增管的前期选型，分压比的优化设计，测试PMT特征参数以及针对所选定管型来设计的分压电路板的批量测试。关键词：宇宙线；LHAASO-WCDA；光电倍增管；分压器ILHAASO-WCDA++光电倍增管分压电路优化设计LHAASO-WCDA++PhotoelectronMultiplierTubeOptimalDesignofVoltageDividerCircuitAbstractThevariousinformationtobemeasuredbythecosmicrayaccelerationsourcec

6、arriedbyhighenergygammaphotonsisanimportantprobeforthestudyoftheoriginofthecosmicray,soitisalsoknownasthe"messenger"particleofthecosmicraysource.Afternearly50yearsofexploration,physicistshavegraduallyopenedupanewobservationwindowforveryhighenergygamma.Thisobservationwindowha

7、sgreatlyenrichedourcognitionofhigh-energyphenomenaintheuniverse.Atpresent,Fermisatellitedetectorhasdiscoveredmorethan3000gammaraysourceabove100MeV.Inthehigherenergyregion,theground^basedCerenkovtelescopeandEASarrayhasalsoobservedmorethan100gammaraysourcesabove100GeV.TheLarge

8、HighAltitudeAirShowerObservatory(“LHAASO”)isthenextgenerationofdetectorsput