JUNO探测器液闪温度场测量系统

发布时间：2020-04-05 22:38

【摘要】：江门中微子实验(Jiangmen Underground Neutrino Observatory,JUNO)将是继大亚湾中微子实验后人类对中微子更进一步研究的大型实验。该实验将通过大型中微子探测器来精确测量反应堆中的中微子能谱,从而测定中微子的质量顺序。还可以进行精确测量中微子的振荡参数、研究超新星中微子等研究。探测器为内径34.6m、厚12cm的球形容器,内装2万吨液体闪烁体,通过不锈钢网架支撑置于大型纯水池中。水池内壁安装2千只20T光电倍增管(Photomultiplier Tube,PMT)以探测宇宙线,网架上安装2万只20TPMT以探测中微子信号。在进行实验之前需要对PMT进行标定,标定过程中需要对用于标定的标定源进行定位,选择以超声波定位为主、视觉定位为辅的定位方案。其中超声波定位方案利用超声波测距来实现定位功能,而超声波在液闪介质中传播速度和温度有关。高精度定位系统需要考虑温度影响,因此探测器中液闪温度场的测量对探测器精确测量有重要意义。液闪温度场测量系统分为两个部分:温度测量单元和充电管理单元。温度测量单元是微型化、低功耗、锂电池供电的前端温度采集装置,在定位系统驱动机构的驱动下遍历液闪温度场各采集点采集温度数据并存储。温度采集完毕,驱动机构收回温度测量单元并与充电管理单元相连。充电管理单元对锂电池充电并读取温度测量单元的温度场温度数据,并与定位系统的计算机处理单元通信。温度测量单元由3.7V/100mAh锂电池供电,低功耗微控制器与单总线数字温度传感器TSic506通信并采集温度数据,微控制器通过自定义的单总线通信接口与充电管理单元通信。充电管理单元采用BQ25100控制锂电池充电,微控制器通过内部ADC模块检测充电电压及电流判断充电状态,通过单总线接口读取温度测量单元的温度场数据,还通过RSM485CHT隔离收发器模块与定位系统的计算机处理单元通信。通过电路设计、制作与编程,完成了该系统功能。温度测量单元在华南国家计量测试中心进行了测试,温度测量误差均小于0.1℃。经实验室长期实验表明,温度测量单元待机时间大于24小时、保存温度数据大于500个,充电管理单元功能完备。系统各项指标均达到要求,能够为超声波定位系统提供温度补偿功能达到定位精度要求。
【图文】：

中微子探测器,结构示意图

验的核心组件是液体闪烁体中微子探测器，探测器内测中微子信号。光电倍增管数量较多且性能不一致，在倍增管进行标定。为使标定结果更为精确，根据不同的。探测器验站探测器的设计原理与大亚湾中微子实验类似，但多，探测器的设计结构如图 2-1 所示。由文献[8]可知：m、厚 12cm 的球形有机玻璃容器，容器内装有 2 万吨钢网架支撑着，并在支架上安装了 2 万只 20 T光电倍.5m、高 42.5m 的圆柱形纯水池中，水池注有 3 万吨纯0 只光电倍增管。支架将整个探测器分为光学隔离的内的中心探测器，，外层为探测宇宙线信号的水切伦科夫

示意图,方案,示意图,探测器

第二章系统的总体结构而且受制于人。于是中科院高能物理所组织国内相增管的新型设计方案，研制成功后其量子效率达积较大，要确保液体闪烁体的透明度以及尽最大努过研究多种纯化方法，得到了衰减长度为 25m 的烷烁体性能优异，处于目前国际领先水平。始前需要对探测器内部的光电倍增管进行标定。探整个探测器标定系统分为桥上和桥下，下方是进行。为了对探测器内所有光电倍增管进行全方面的标
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：O572.321

【参考文献】