本文關(guān)鍵詞：廣角契倫科夫望遠(yuǎn)鏡聚光器的研究

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【摘要】：高海拔宇宙線觀測站(LHAASO)是我國第十三個(gè)五年規(guī)劃中以宇宙線觀測研究為核心的重大科技基礎(chǔ)建設(shè)項(xiàng)目,它將使我國成為世界上四大宇宙線的研究實(shí)驗(yàn)基地之一。廣角契倫科夫望遠(yuǎn)鏡列陣(WFCTA)是LHAASO計(jì)劃的重要組成部分,它將實(shí)現(xiàn)宇宙線能譜的高精度測量,探索世界重要之謎——宇宙線的起源。WFCTA主要由光學(xué)反射系統(tǒng)、探測器電子學(xué)系統(tǒng)及機(jī)械支撐與調(diào)節(jié)系統(tǒng)組成,由光電倍增管陣列組成的探測器位于球面反射鏡的焦平面上。由于光電倍增管的幾何外形和其光電陰極的有效響應(yīng)區(qū)決定了光電倍增管排列成探測器陣列時(shí)必然出現(xiàn)無響應(yīng)的死區(qū)和靈敏度極低的無效區(qū),降低了對契倫科夫光信號的收集效率。為了提高契倫科夫望遠(yuǎn)鏡的探測效率和靈敏度,本文將針對WFCTA的實(shí)際應(yīng)用要求,通過在探測器前端運(yùn)用聚光器的方法,有效地解決光電倍增管陣列的死區(qū)和無效區(qū)問題。論文主要工作如下：一.簡要介紹了高能宇宙線探測研究的背景和意義,以及LHAASO計(jì)劃的概況；調(diào)研了目前國內(nèi)外在該領(lǐng)域中對聚光器的研究現(xiàn)狀。闡述了聚光器的基本理論,對復(fù)合拋物面聚光器的構(gòu)成、關(guān)鍵參數(shù)和特性作了詳細(xì)分析,為聚光器的設(shè)計(jì)奠定理論基礎(chǔ)。二.根據(jù)聚光器的邊緣光線原理,設(shè)計(jì)并優(yōu)化了適合WFCTA探測器的聚光器結(jié)構(gòu)參數(shù)；并在ZEMAX的非序列模式中,對圓形光錐、六邊形光錐、復(fù)合拋物面聚光器(CPC)、六邊形CPC四種不同類型的單個(gè)聚光器進(jìn)行模擬；在混合序列模式中,模擬了實(shí)際WFCTA光學(xué)系統(tǒng)中聚光器的聚光效果。分析結(jié)果表明,六邊形CPC具有較好的聚焦效果和光收集效率,選定其為WFCTA探測器的聚光器方案。三.根據(jù)六邊形CPC的設(shè)計(jì)參數(shù),對其進(jìn)行樣品加工和測試。通過樣品的實(shí)驗(yàn)測試表明,本文所設(shè)計(jì)加工的六邊形CPC對光信號的收集效率明顯提高,與不使用聚光器相比,其收集效率提高30%,且對光收集的均勻性較好,基本達(dá)到了預(yù)期要求。
【關(guān)鍵詞】：宇宙線 廣角契倫科夫望遠(yuǎn)鏡陣列 非成像光學(xué) 復(fù)合拋物面聚光器 光電倍增管
【學(xué)位授予單位】：云南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TH751
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第一章 引言8-20
• 1.1 研究背景及意義8-12
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-16
• 1.2.1 HESS12-13
• 1.2.2 MAGIC13-14
• 1.2.3 CTA14-16
• 1.3 本文研究內(nèi)容16-20
• 1.3.1 廣角契倫科夫望遠(yuǎn)鏡光學(xué)系統(tǒng)16-17
• 1.3.2 契倫科夫輻射探測器17-18
• 1.3.3 本文的研究內(nèi)容18-20
• 第二章 聚光器20-32
• 2.1 太陽能聚光器應(yīng)用20-21
• 2.2 非成像光學(xué)聚光器的基本理論21-22
• 2.2.1 邊緣光線法21-22
• 2.2.2 幾何矢量流法22
• 2.3 聚光器的設(shè)計(jì)原理22-29
• 2.3.1 光錐22-23
• 2.3.2 復(fù)合拋物面聚光器23-27
• 2.3.3 錐形聚光器和拋物面聚光器27-29
• 2.4 充滿介質(zhì)的全內(nèi)反射復(fù)合拋物面型聚光器29
• 2.5 用于有限遠(yuǎn)光源的聚光器29-30
• 2.6 本章小結(jié)30-32
• 第三章 聚光器設(shè)計(jì)和模擬32-46
• 3.1 聚光器的設(shè)計(jì)32-34
• 3.1.1 設(shè)計(jì)要求32-33
• 3.1.2 初始結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)33
• 3.1.3 結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)33-34
• 3.2 復(fù)合拋物面聚光器性能模擬軟件34-35
• 3.2.1 Zemax軟件中的序列模式34-35
• 3.2.2 Zemax軟件中的非序列模式35
• 3.3 聚光器性能模擬35-44
• 3.3.1 非序列模式中的聚光器模擬35-41
• 3.3.2 混合序列模式中的聚光器模擬41-44
• 3.4 本章小結(jié)44-46
• 第四章 復(fù)合拋物面型聚光器實(shí)驗(yàn)46-56
• 4.1 六邊形CPC樣品46
• 4.2 六邊形CPC實(shí)驗(yàn)測試46-51
• 4.2.1 測試裝置46-49
• 4.2.2 LED光強(qiáng)測試49-51
• 4.3 聚光器測試51-54
• 4.3.1 六邊形CPC實(shí)驗(yàn)51-52
• 4.3.2 高能所聚光器實(shí)驗(yàn)52-53
• 4.3.3 六邊形CPC和高能所聚光器測試結(jié)果對比53-54
• 4.4 本章小結(jié)54-56
• 第五章 總結(jié)與展望56-58
• 5.1 總結(jié)56
• 5.2 展望56-58
• 參考文獻(xiàn)58-62
• 攻讀碩士學(xué)位期間完成的科研成果62-64
• 致謝64

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中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 周斌;張炳權(quán);李俊書;;漫反射聚光器的研制[J];兵器激光;1986年06期

2 崔金松;李學(xué)慧;欒文彥;;玻璃橢圓柱面聚光器的實(shí)驗(yàn)研究[J];遼寧師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);1988年03期

3 寧鐸;劉飛航;吳彥銳;狄亮;姚璽;屈毅;;免跟蹤透射式太陽聚光器的設(shè)計(jì)[J];光子學(xué)報(bào);2008年11期

4 戴劍鋒;付比;姚曉菊;戴怡樂;趙沛;何成旦;;可折疊展開式傘狀龍骨聚光器的聚光性能[J];強(qiáng)激光與粒子束;2012年01期

5 左銓如;圓的光學(xué)性質(zhì)與圓柱形聚光器的設(shè)計(jì)[J];激光;1977年05期

6 王明秋;古鴻仁;;單橢圓柱玻璃聚光器的研制[J];兵器激光;1983年02期

7 張偉;分段圓弧聚光器[J];工程數(shù)學(xué)學(xué)報(bào);1985年01期

8 盧景霄;;復(fù)合單面聚光器的交換系數(shù)[J];鄭州大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);1986年01期

9 王景華,朱鳳德;一種新型太陽能聚光器的研制[J];南京師大學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);1997年04期

10 任蘭旭;魏秀東;牛文達(dá);肖君;盧振武;;基于吸熱管反射成像法測量拋物槽式太陽能聚光器的面形誤差[J];光學(xué)學(xué)報(bào);2014年04期

中國重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 浦紹選;夏朝鳳;;全平面鏡線反射太陽聚光器的光學(xué)設(shè)計(jì)[A];全國農(nóng)村清潔能源與低碳技術(shù)學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集[C];2011年

2 楊帆;趙長明;;太陽光泵浦Nd:YAG激光器中聚光器的設(shè)計(jì)[A];2004全國光學(xué)與光電子學(xué)學(xué)術(shù)研討會(huì)、2005全國光學(xué)與光電子學(xué)學(xué)術(shù)研討會(huì)、廣西光學(xué)學(xué)會(huì)成立20周年年會(huì)論文集[C];2005年

中國重要報(bào)紙全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 馮衛(wèi)東;美開發(fā)大幅提高太陽能收集能力的創(chuàng)新技術(shù)[N];科技日報(bào);2008年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前5條

1 張謙;線性菲涅耳反射太陽能聚光器的理論分析與實(shí)驗(yàn)研究[D];中國科學(xué)技術(shù)大學(xué);2013年

2 李桂強(qiáng);非跟蹤型太陽能聚光器的優(yōu)化分析和實(shí)驗(yàn)研究[D];中國科學(xué)技術(shù)大學(xué);2013年

3 劉穎;太陽能聚光器聚焦光斑能流密度分布的理論與實(shí)驗(yàn)研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2008年

4 王云峰;太陽能碟式聚光發(fā)電供熱綜合利用系統(tǒng)研究[D];中國科學(xué)技術(shù)大學(xué);2013年

5 劉陽;基于聚光分頻技術(shù)和改進(jìn)型LFR聚光器的光伏/光熱綜合系統(tǒng)研究[D];中國科學(xué)技術(shù)大學(xué);2014年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 張茜;錐形結(jié)構(gòu)太陽能光纖聚光器的設(shè)計(jì)[D];江蘇大學(xué);2016年

2 沈希毅;廣角契倫科夫望遠(yuǎn)鏡聚光器的研究[D];云南大學(xué);2016年

3 盛旺;太陽能電池光伏聚光系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D];西安工業(yè)大學(xué);2016年

4 汪晨輝;光伏光熱系統(tǒng)中聚光技術(shù)的優(yōu)化分析和實(shí)驗(yàn)研究[D];華北電力大學(xué)(北京);2016年

5 茹占強(qiáng);應(yīng)用于聚光光伏模組的二次聚光器的設(shè)計(jì)與性能分析[D];長春理工大學(xué);2010年

6 許自霖;太陽能電熱聯(lián)用槽式聚光器設(shè)計(jì)與性能研究[D];清華大學(xué);2011年

7 王紅林;碟式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)聚光器空氣動(dòng)力載荷特性研究分析[D];湖南大學(xué);2014年

8 張萬權(quán);太陽能光熱推進(jìn)聚光器的設(shè)計(jì)與研究[D];南京航空航天大學(xué);2009年

9 付比;可折疊展開式傘狀龍骨結(jié)構(gòu)聚光器結(jié)構(gòu)及性能分析[D];蘭州理工大學(xué);2012年

10 彭長清;高精度碟式太陽能聚光器跟蹤控制研究[D];湖南科技大學(xué);2013年

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本文編號：669536