宇宙线缪子散射成像模拟与算法研究

本文验证了基于Micromegas探测器的宇宙线缪子散射成像系统进行快速核材料检测的可行性,并对实验室宇宙线缪子成像系统原型进行参数估算。基于Geant4程序开发了用于模拟宇宙线缪子物理过程、传输径迹及Micromegas探测器响应的模拟程序。在模拟数据的基础上,实现并改进了两种主要的宇宙线缪子散射成像算法。根据模拟和成像结果,1 m×1 m成像系统可在10 min内检测到被重元素屏蔽的核材料。10 cm×10 cm成像系统的缪子事例触发率为0.16 s~(-1),要获得较为清晰的成像结果,要求探测器位置分辨率达到300μm,探测器增益为1 000时实际测量事例至少需要20 h。     

宇宙线缪子散射成像模拟与算法研究

本文验证了基于Micromegas探测器的宇宙线缪子散射成像系统进行快速核材料检测的可行性,并对实验室宇宙线缪子成像系统原型进行参数估算。基于Geant4程序开发了用于模拟宇宙线缪子物理过程、传输径迹及Micromegas探测器响应的模拟程序。在模拟数据的基础上,实现并改进了两种主要的宇宙线缪子散射成像算法。根据模拟和成像结果,1 m×1 m成像系统可在10 min内检测到被重元素屏蔽的核材料。10 cm×10 cm成像系统的缪子事例触发率为0.16 s^-1,要获得较为清晰的成像结果,要求探测器位置分辨率达到300 μm,探测器增益为1 000时实际测量事例至少需要20 h。     

羊八井水切伦科夫探测器阵列分布式电子学系统原理验证

讨论了羊八井大型高海拔宇宙线探测实验(Large High Altitude Air Observatory,LHAASO)的水切伦科夫探测器阵列(water Cherenkov detector array,WCDA)分布式电子学系统原理。并设计了一个包括两个原型模块的原理验证电子学系统,用于验证相关原理,包括远距离大范围时钟分配方案和回声原理的校准方法。测试结果表明分布式电子学原理满足WCDA实验需求,并将运用到实际工程设计中。     

BESⅢ漂移室宇宙线测试击中的空间位置计算

宇宙线测试是北京谱仪BESⅢ漂移室建造过程中的重要环节,测试联合BESⅢ电子学、数据获取、触发判选等系统共同进行.BESⅢ数据获取系统在数据获取期间需要实时监测事例数据,其中单事例显示是在线监测的一种重要手段.本文主要介绍了宇宙线测试系统单事例显示中事例径迹击中的空间位置计算方法.     

LHAASO-WCDA扩展系统电路设计

为了测量能量在100 Te V～10 PeV之间宇宙线粒子信息,提出了水契伦科夫探测阵列动态范围扩展系统。设计了水契伦科夫探测阵列动态范围扩展系统读出电路,该电路联合光电倍增管打拿极阳极读出,实现了10 000倍动态范围内高精度的电荷测量,时间测量精度达到20 ns,全量程内分辨率好于10%,线性偏差好于5%。     

利用TOF和MDC信息计算北京谱仪Ⅲ事例起始时间的算法研究

主要阐述了北京谱仪Ⅲ(BESⅢ)事例起始时间计算系统的基本原理和程序结构;利用MDC径迹、TOF信息联合计算方法和单独使用MDC方法完成BESⅢ事例起始时间的计算.通过蒙特卡罗数据,包括对撞事例和宇宙线事例的运行、检验和调试,证明了系统是稳定和可靠的.     

MRPC 宇宙线测试技术研究

采用宇宙线测试系统,同时测量两个空间位置对齐的多气隙电阻板室.采用两种不同的事例挑选方法对两个室的性能进行了分析.结果表明,当选取近乎垂直入射的事例时,MRPC的时间分辨、雪崩信号比例等各项性能均得到提高.还研究了pad间串扰对MRPC性能的影响.     

CORSIKA模拟鉴别"膝区"宇宙线成分

通过宇宙线大气簇射模拟软件CORSIKA,对"膝区"宇宙线进行模拟,获得大气簇射次级粒子的种类和空间分布信息,然后重点对比铁核和质子的次级粒子的分布特征,采用单参数法和双参数法对两种原初宇宙线进行鉴别,并引入优质因子对两种方法的鉴别效果进行研究。结果表明,双参数法的区分效果明显优于单参数,单参数法的鉴别能力随求和区域的增大先升高后变差。     

直射切伦科夫光鉴别宇宙线重成分模拟研究

为适应高海拔宇宙线观测站(LHAASO)提高宇宙线的成分重建精度以及精确测量宇宙线的分成分能谱的需求,模拟研究了直射切伦科夫光和直射切伦科夫光方法的特性,为重核的重建提供一种不依赖于强相互作用模型的方法。在广角切伦科夫望远镜阵列(LHAASO-WFCTA)设置下,模拟研究了直射切伦科夫光方法在重荷鉴别当中的应用。研究表明,直射切伦科夫光方法可用于LHAASO中,可提高宇宙线重成分的重建精度。     

新型快速的Blue—LED快时间探测器标定系统

为了能够连续有规律的监测宇宙线广延大气簇射（ＥＡＳ）阵列快时间探测器和电子学系统各部分的性能随时间的变化，羊八井宇宙线ＥＡＳ实验使用了一套由ＣＡＭＡＣ－ＤＡＣ，ＴＫＯ－Ｂｕｆｆｅｒ，Ｂｌｕｅ－ＬＥＤ和ＬＥＤ－ａｍｐ构成的快时间探测器标定系统，该标定系统的速度快，易于扩展，引起的数据采集系统的死时间少，对于３０ＴｅＶ以上的空气簇射事例，羊八井二期阵列的角分辨可达０．５°，此外它还能监测光电倍频管周围     

LHAASO水切伦科夫探测器阵列时钟原型系统

介绍了LHAASO WCDA读出电子学时钟原型系统的设计,分析了该时钟系统的设计原理,介绍了测试方法和测试结果.该原型系统基于精简的White Rabbit Project原理设计,主要包括时钟源插件、时钟发送插件和时钟接收模块3部分.对该原型系统的测试结果表明,时钟接收模块上两时钟通道之间的时钟偏差可以调整到＜80ps,时钟抖动＜40 ps,可满足LHAASO WCDA读出电子学设计需求.     

宇宙线塑料闪烁望远镜系统时间特性的研究

利用塑料闪烁体和波长位移光纤搭建了一套宇宙线望远镜系统,该系统具有较大的宇宙线接受立体角,使事例率可达到300／小时。同时该系统具有良好的时间性能,能提供时间分辨为70-90ps的参考时间。在这套望远镜平台上,可以埘多气隙电阻性板室等一些时间探测器的性能进行测量和研究。     

BESIII事例筛选软件框架

北京正负电子对撞机BEPCII上的北京谱议BESIII正在建造之中,BESIII在线数据获取系统中的事例筛选软件主要由事例筛选数据流控制程序(Event Filter Dataflow,EFD)、任务处理器(Processing Task,PT)两个部分组成.离线软件事例选择程序会被任务处理器调用来处理和选择事例.BESIII事例筛选软件的主要功能是从事例组装器中获得完整事例,使用离线软件事例选择程序提供的快速重建算法分析事例,压缩本底的同时高效地把好事例传送给事例存储系统.本文将着眼于BESIII事例筛选软件的框架构成、组件分工、数据流、配置方法等,并通过运行测试考验其稳定性.     

ARGO—YBJ实验的远程运行

介绍了中意合作ARGO-YBJ实验的远程运行模式。通过该运行模式,实验的有效运行时间(duty cycle)可以达到90%以上,每年采集的宇宙线事例超过一千亿个,每年积累的数据文件达到60TB以上,为宇宙线和天体物理研究积累了大量高质量数据。     

反应堆宇宙线缪子成像蒙特卡罗模拟研究

宇宙线缪子成像可对第二代反应堆压水堆(PWR)堆芯进行成像,即使在严重核事故下,常规方法无法监测时,仍可探知堆芯状态,了解堆芯情况。论文基于PWR主要结构参数建立详细的模拟模型,通过Geant4程序进行模拟,对反应堆堆芯进行图像重建,并对图像进行降噪处理。研究结果表明,宇宙线缪子可对堆芯高Z材料成像,核燃料轮廓清晰可见,利用大角度宇宙线缪子对PWR堆芯进行成像、对堆芯状态进行监控的方法可行。若要实现这种方法,使用多个8 m×8 m的大面积位置灵敏探测器,在3个月内可以实现。     

Mark-J实验中D、E闪烁计数器的制备和测试

本文描述了Mark-J实验中D、E闪烁计数器的结构、制备过程及主要参数的测量结果。经长期运转,其性能良好,较好地实现了μ子事例触发及排除宇宙线的作用     

用γ放射源测量闪烁体衰减长度的研究

介绍一种利用γ放射源测量闪烁体的衰减长度的方法.这种方法测量速度快,准确性高.在与用宇宙线测量和GEANT4模拟进行比较中,其结果基本一致.这种方法适合闪烁体的批量检测.     

延迟线定时的触发判选电路

本文介绍一种可用于正负电子对撞机谱仪的延迟线定时的触发判选电路。它是一种简单、快速的判选逻辑,主要用以排除宇宙线,其定时时间分辨小于20ns。     

用蒙特卡洛方法研究大气簇射契仑柯夫光与初级宇宙线特性之间的关系

对γ,p和Fe所产生的宇宙线大气簇射契仑柯夫光的强度分布特性进行了计算机模拟。结果表明,在初级宇宙线的能量处于能谱的“膝”区附近时,Fe簇射产生的契仑柯夫光强分布的变化率总是比γ和p簇射的要小。同时还发现,存在一个到簇射中心的特殊距离,在这里3种初级宇宙线所产生的契仑柯夫光的强度相同。这些特点可以被用来估计初级宇宙线的能量或区分初级宇宙线中的轻粒子和重粒子。     

单次快脉冲大动态数字化采集系统设计

本文介绍了一种单次快脉冲大动态信号的采集方案。介绍了采集系统的构成,主要组件的原理和实现方法,最后对系统进行了测试。该系统能够实现动态范围100 dB,单通道采样率为1 Gs/s,模拟带宽为250 MHz,记录长度为64μs,具备计算机网络程控和数据处理存储。已经过长期考核,设备运行稳定可靠,设计符合GJB 3947A—2009三级设备要求。