CRTNT样机指向标定和光电倍增管增益一致性标定

摘要

近年来，极高能宇宙线成为了宇宙线物理的研究热点，世界上有许多大的实验工作在这一能区，但各个实验的观测结果并不一致，有的甚至得出相反的结论。其中一个重要原因就是各实验能量标定精度无法比较。为了解决这一问题，中国科学家提出了宇宙线τ中微子望远镜实验(Cosmic Rays Tau Neutrino Telescope，CRTNT)。截止2006年lO月底，CRTNT已研制出两台样机，并且在西藏羊八井国际宇宙线观测站(30.11°N，90.53°E，海拔4300m)ARGO-YBJ实验附近进行安装，主要目的是为了调试探测器并且实现与ARGO-YBJ实验的联合观测，进而进行膝区物理的研究。 本文是基于CRTNT在西藏羊八井试运行的两台样机的标定工作展开的，包括探测器的光电倍增管增益一致性标定和指向标定。光电倍增管是CRTNT成像系统中最基本的单元和复杂器件，精细的标定对CRTNT的能量分辩能力等物理性能有着重要意义。通过分析测量LED紫外光所得数据，找出各个PMT的绝对增益，从而对采集的切伦科夫光事例进行离线调节，使采集的数据更加符合真实数据，使簇射产生的切伦科夫辐射的强度能够得到准确地重建。另外通过分析宇宙线τ中微子望远镜(CRTNT)于2007年2月在西藏羊八井国际宇宙线观测站试运行期间采集的星空背景数据，对CRTNT进行了指向标定。首先用经纬仪以ARGO-YBJ大厅为参照物初步测量望远镜指向，再通过选取在CRTNT视场范围内看到的比较亮的恒星做参考，即把通过实验数据分析得到的恒星的赤经、赤纬与J2000星表中的经纬度进行比较后，微调初步测量的指向。望远镜的指向最终以不大于0.25°的精度确定为(207°，52.75°)。指向标定的完成为进一步用CRTNT的观测数据进行事例方向重建等奠定了重要的基础。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1宇宙线基本知识

1.1.1宇宙线的能谱

1.1.2宇宙线的化学成分及丰度

1.1.3宇宙线的起源

1.1.4宇宙线的加速与传播

1.1.5极高能宇宙线的传播及其与物质的作用

1.2宇宙线研究的历史和现状

1.3宇宙线的探测方式

1.4宇宙线中微子天文学基本内容

1.4.1什么是中微子

1.4.2中微子的发现

1.4.3常见的天文中微子源

1.5极高能宇宙线中微子天文观测背景与意义

第2章极高能中微子实验研究

2.1极高能中微子探测实验的现状

2.1.1正在运行的实验

2.1.2正在建造的中微子实验

2.2宇宙线τ中微子望远镜样机在羊八井试运行的意义

第3章宇宙线τ中微子望远镜样机实验

3.1 Cherenkov辐射及其探测

3.2 CRTNT实验结构

3.3 CRTNT实验电子学系统介绍

3.3.1电子学系统概述

3.3.2数据获取系统

3.4 CRTNT实验远程控制原理

第4章光电倍增管增益一致性标定

4.1光电倍增管增益一致性标定的目的与原理

4.2光电倍增管增益一致性标定的实验装置

4.3标定光源

4.4光电倍增管增益一致性标定方法

第5章CRTNT样机的指向标定

5.1基本概念的介绍

5.1.1天球的基本概念

§5.1.2地平坐标系

5.1.3赤道坐标系(第二赤道坐标系)

5.1.4地平坐标与赤道坐标之间的转换

5.2实验和数据分析计算方法

5.3计算结果和讨论

5.4宇宙线观测结果

总结及展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文