高海拔宇宙线观测站广角切伦科夫望远镜阵列硅光电倍增管测试及数据处理

论文摘要

高海拔宇宙线观测站（Large High Altitude Air Shower Observatory;LHAASO）是以探索高能宇宙线起源、精确测量宇宙线分成分能谱、探索新物理等为科学目标而建设的一个地面探测实验项目。LHAASO将利用其复合探测器阵列和高灵敏度的优势,对高能宇宙线展开深入的观测和研究。其中广角切伦科夫望远镜阵列（Wide Field of View Cherenkov Telescope Array;WFCTA）是LHAASO的主探测器阵列之一。WFCTA采用硅光电倍增管（Silicon photomultiplier;SiPM）作为其光电探测器件,SiPM的性能好坏将决定望远镜性能是否符合设计要求。本文将围绕WFCTA成像探头的装配、测试以及测试数据的处理和分析展开。我们使用自主搭建的运动控制系统和测控软件系统对装配完成的探头子阵列Sub-Cluster和整个探头进行了基本功能测试,获得电压-增益、线性度、信号分辨率等性能参数。依据测试结果,剔除部分不符合要求或存在缺陷的SiPM。最后,再通过对测试结果数据的分析,发现问题并实施改进。在探头的测试和数据检查过程中,我们发现所使用SiPM的性能一致性良好。第一台成像探头所使用的SiPM在8X105增益下工作电压均在57 V-59V之间,在32000 pe处的非线性度位于-7%附近,在13 pe处的信号分辨率均小于0.8。探测器的设计和性能符合预期,满足望远镜的性能要求。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 引言
• 第二章 宇宙线探测及LHAASO实验
•   2.1 探测宇宙线的意义
•   2.2 宇宙线探测实验
•     2.2.1 空间实验
•     2.2.2 地面实验
•   2.3 LHAASO实验
•     2.3.1 LHAASO的构成
•     2.3.2 LHAASO的科学目标
• 第三章 LHAASO-WFCTA成像探头
•   3.1 硅光电倍增管
•   3.2 成像探头的结构
•     3.2.1 成像探头Cluster
•     3.2.2 探头子阵列Sub-Cluster
•   3.3 成像探头的装配
•     3.3.1 Winston-cone光收集器粘接
•     3.3.2 SiPM与前放板的装配
•     3.3.3 光收集器与前放板的粘接
•     3.3.4 前放板与其他电子学板卡的装配
•     3.3.5 Cluster的装配
• 第四章 WFCTA SiPM成像探头测试
•   4.1 SiPM成像探头测试系统
•   4.2 SiPM成像探头测试工作
•     4.2.1 测试准备
•     4.2.2 功能测试
•     4.2.3 Sub-Cluster性能参数测试
•     4.2.4 Cluster性能测试
• 第五章 对SiPM测试数据的处理和分析
•   5.1 电压-增益曲线
•   5.2 非线性度
•   5.3 信号分辨率
•   5.4 温度-增益特性
• 第六章 总结和讨论
• 参考文献
• 致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 凌梓雄

导师: 戴本忠

关键词: 宇宙线,高海拔宇宙线观测站,切伦科夫辐射,硅光电倍增管

来源: 云南大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 天文学

单位: 云南大学

分类号: P172.4

总页数: 76

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