暗物质探测中的反符合读出研制及BGO量能器改造

摘要

本论文包括两部分内容:暗物质间接探测中的反符合探测器读出研制和束流实验中BGO晶体量能器的改造。
　　暗物质的探测和研究已成为热门的课题之一。在各种宇宙密度模型中，弱作用重粒子(WIMPs)是冷暗物质最可能的候选者。通过搭载在卫星的量能器探测暗物质粒子湮灭产生的单能γ峰或e能谱边缘是有效的探测方法，但同时需要排除宇宙中的带电粒子以及高能反冲的干扰。为了达到目的，以及适应太空环境的要求，实验中我们选择了塑料闪烁条作为反符合探测器，新型的硅光倍增管具有能耗低和尺寸小等优点，经过一系列的实验研究确定采用硅光倍增管(MPPC)加直径1毫米的波移剂光纤WLS作为读出方式，同时给出了探测器光输出的大小，探测效率，并对探测器的时间性能作了进一步的分析。
　　E3束流线是BEPC试验束最主要的束流装置，BESⅢ部分子探测器模型的刻度实验就是在这条束线上完成的。BGO晶体量能器是运行在E3线上的一个子探测装置，具有单双粒子的鉴别能力，由于读出的光电器件的损坏不能满足实验要求，因此我们对其进行改造，通过对一系列的实验选择了XP2020作为替换器件，改造完成后，并在E3线上进行了测试，对其能量分辨、线形以及单双粒子分别能力作了仔细的研究，圆满完成改造工作。

目录

摘要

第一章 引言

第二章 暗物质探测

2．1 暗物质的发现

2．2 宇宙密度模型与暗物质粒子

2．3 暗物质探测

2．3．1．直接探测

2．3．2 间接探测

2．4 探测器整体结构

第三章 反符合探测器读出研制

3．1 反符合探测器

3．2 硅光倍增管

3．3 WLS光纤与塑料闪烁条

3．3．1 波移剂光纤

3．3．2 塑料闪烁体

3．4 实验搭建和测试

3．4．1 实验装置

4．2 电子学系统

3．5 实验步骤

3．6 数据处理及实验结果

3．6．1 宇宙线测量结果

3．6．2 放射源测量结果

3．6．3 探测效率

3．6．4 时间性能

3．7 总结

第四章 束流BGO量能器原理与实验讨论

4．1 E3试验束

4．1．1 单粒子计数率估算

4．1．2 E3束主要性能

4．2 BGO量能器的目标和原理

4．3 对有的BGO量能器的改造

4．3．1 BGO量能器束流实验装置的搭建和测试

4．3．2 束流实验结果和分析

4．4 BGO量能器的研制总结

参考文献

攻读学位期间取得的研究成果

致谢

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