發(fā)布時(shí)間：2020-04-05 22:38

【摘要】：江門(mén)中微子實(shí)驗(yàn)(Jiangmen Underground Neutrino Observatory,JUNO)將是繼大亞灣中微子實(shí)驗(yàn)后人類(lèi)對(duì)中微子更進(jìn)一步研究的大型實(shí)驗(yàn)。該實(shí)驗(yàn)將通過(guò)大型中微子探測(cè)器來(lái)精確測(cè)量反應(yīng)堆中的中微子能譜,從而測(cè)定中微子的質(zhì)量順序。還可以進(jìn)行精確測(cè)量中微子的振蕩參數(shù)、研究超新星中微子等研究。探測(cè)器為內(nèi)徑34.6m、厚12cm的球形容器,內(nèi)裝2萬(wàn)噸液體閃爍體,通過(guò)不銹鋼網(wǎng)架支撐置于大型純水池中。水池內(nèi)壁安裝2千只20T光電倍增管(Photomultiplier Tube,PMT)以探測(cè)宇宙線,網(wǎng)架上安裝2萬(wàn)只20TPMT以探測(cè)中微子信號(hào)。在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)之前需要對(duì)PMT進(jìn)行標(biāo)定,標(biāo)定過(guò)程中需要對(duì)用于標(biāo)定的標(biāo)定源進(jìn)行定位,選擇以超聲波定位為主、視覺(jué)定位為輔的定位方案。其中超聲波定位方案利用超聲波測(cè)距來(lái)實(shí)現(xiàn)定位功能,而超聲波在液閃介質(zhì)中傳播速度和溫度有關(guān)。高精度定位系統(tǒng)需要考慮溫度影響,因此探測(cè)器中液閃溫度場(chǎng)的測(cè)量對(duì)探測(cè)器精確測(cè)量有重要意義。液閃溫度場(chǎng)測(cè)量系統(tǒng)分為兩個(gè)部分:溫度測(cè)量單元和充電管理單元。溫度測(cè)量單元是微型化、低功耗、鋰電池供電的前端溫度采集裝置,在定位系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)下遍歷液閃溫度場(chǎng)各采集點(diǎn)采集溫度數(shù)據(jù)并存儲(chǔ)。溫度采集完畢,驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)收回溫度測(cè)量單元并與充電管理單元相連。充電管理單元對(duì)鋰電池充電并讀取溫度測(cè)量單元的溫度場(chǎng)溫度數(shù)據(jù),并與定位系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)處理單元通信。溫度測(cè)量單元由3.7V/100mAh鋰電池供電,低功耗微控制器與單總線數(shù)字溫度傳感器TSic506通信并采集溫度數(shù)據(jù),微控制器通過(guò)自定義的單總線通信接口與充電管理單元通信。充電管理單元采用BQ25100控制鋰電池充電,微控制器通過(guò)內(nèi)部ADC模塊檢測(cè)充電電壓及電流判斷充電狀態(tài),通過(guò)單總線接口讀取溫度測(cè)量單元的溫度場(chǎng)數(shù)據(jù),還通過(guò)RSM485CHT隔離收發(fā)器模塊與定位系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)處理單元通信。通過(guò)電路設(shè)計(jì)、制作與編程,完成了該系統(tǒng)功能。溫度測(cè)量單元在華南國(guó)家計(jì)量測(cè)試中心進(jìn)行了測(cè)試,溫度測(cè)量誤差均小于0.1℃。經(jīng)實(shí)驗(yàn)室長(zhǎng)期實(shí)驗(yàn)表明,溫度測(cè)量單元待機(jī)時(shí)間大于24小時(shí)、保存溫度數(shù)據(jù)大于500個(gè),充電管理單元功能完備。系統(tǒng)各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到要求,能夠?yàn)槌暡ǘㄎ幌到y(tǒng)提供溫度補(bǔ)償功能達(dá)到定位精度要求。
【圖文】：

驗(yàn)的核心組件是液體閃爍體中微子探測(cè)器，探測(cè)器內(nèi)測(cè)中微子信號(hào)。光電倍增管數(shù)量較多且性能不一致，在倍增管進(jìn)行標(biāo)定。為使標(biāo)定結(jié)果更為精確，根據(jù)不同的。探測(cè)器驗(yàn)站探測(cè)器的設(shè)計(jì)原理與大亞灣中微子實(shí)驗(yàn)類(lèi)似，但多，探測(cè)器的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)如圖 2-1 所示。由文獻(xiàn)[8]可知：m、厚 12cm 的球形有機(jī)玻璃容器，容器內(nèi)裝有 2 萬(wàn)噸鋼網(wǎng)架支撐著，并在支架上安裝了 2 萬(wàn)只 20 T光電倍.5m、高 42.5m 的圓柱形純水池中，水池注有 3 萬(wàn)噸純0 只光電倍增管。支架將整個(gè)探測(cè)器分為光學(xué)隔離的內(nèi)的中心探測(cè)器，，外層為探測(cè)宇宙線信號(hào)的水切倫科夫

第二章 系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)而且受制于人。于是中科院高能物理所組織國(guó)內(nèi)相增管的新型設(shè)計(jì)方案，研制成功后其量子效率達(dá)積較大，要確保液體閃爍體的透明度以及盡最大努過(guò)研究多種純化方法，得到了衰減長(zhǎng)度為 25m 的烷爍體性能優(yōu)異，處于目前國(guó)際領(lǐng)先水平。始前需要對(duì)探測(cè)器內(nèi)部的光電倍增管進(jìn)行標(biāo)定。探整個(gè)探測(cè)器標(biāo)定系統(tǒng)分為橋上和橋下，下方是進(jìn)行。為了對(duì)探測(cè)器內(nèi)所有光電倍增管進(jìn)行全方面的標(biāo)
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：O572.321

【參考文獻(xiàn)】

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1 中國(guó)科學(xué)院"江門(mén)中微子實(shí)驗(yàn)"戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專(zhuān)項(xiàng)研究團(tuán)隊(duì);;打開(kāi)通往新物理世界的大門(mén)——“江門(mén)中微子實(shí)驗(yàn)”先導(dǎo)科技專(zhuān)項(xiàng)及進(jìn)展[J];中國(guó)科學(xué)院院刊;2015年05期

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本文編號(hào)：2615621