博士论文-低本底和液体闪烁体探测器技术研究

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题名	博士论文-低本底和液体闪烁体探测器技术研究
作者	李小波
学位类别	博士
答辩日期	2011
授予单位	中国科学院研究生院
授予地点	北京
导师	曹俊
关键词	中微子振荡液体闪烁体低本底伽马谱仪
学位专业	粒子物理与原子核物理
中文摘要	中微子物理是研究超出粒子物理标准模型的新物理。各类中微子振荡实验，已经从发现中微子振荡现象进入到一个精确测量中微子振荡参数的时代。在中微子振荡的六个混合参数中，θ13 的测量是关键点，它的大小决定了中微子物理的发展方向。大亚湾反应堆中微子实验的物理目标是精确测量中微子混合参数sin2 2θ13到0.01 或更好。这一物理目标对中微子探测器提出很高的设计要求。大亚湾实验作为国内首家低本底、低能量、高精度的实验，对大亚湾中微子实验采用的液体闪烁体和低本底两项重要探测器技术进行详细研究是很必要的。; 大亚湾实验采用了新型的LAB 为溶剂，不同于以往中微子实验采用的偏三甲苯，甲苯，PXE 等，所以要研究这种新型溶剂组成的液体闪烁体的物理性质才能理解探测器的时间和能量响应。本文通过紫外激发的方式测量了LAB 为溶剂的液体闪烁体的时间特性，给出了溶剂LAB、发光物质PPO、波长位移剂bis-MSB 的本征发光时间，提出了发光物质到波长位移剂之间的辐射能量的模型，并提取出PPO 和bis-MSB的本征发光时间。通过电离激发的方式和模型的建立得到了LAB 到不同浓度的PPO 之间的非辐射传递能量的时间和PPO 的本征发光时间。两种模型得到的PPO 的本征发光时间与用紫外单独激发PPO 测到的发光时间完全自洽。同时用单光子的方法证明了大亚湾液闪在小体积容器内具有波形分辨能力。其次测量了大亚湾液闪各成分的发射光谱、吸收、荧光量子效率，并与其他实验给出的结果非常近似。这些液闪参数的测量对大亚湾模拟软件建立正确的光学模型有重要意义，比如描述吸收重发射现象的荧光量子效率，会影响能量响应的非线性。最后通过对大量样品，通氮或者不通氮的，比较和总结了它们的发光时间和光产额的差别，得到氧气对大亚湾液闪的淬灭主要是由溶剂LAB 引入。同时给出了大亚湾液闪的光产额随温度的降低而升高的现象，淬灭效应的研究对保持大亚湾中心探测器各模块的全同性和提高能量分辨具有指导意义。; 利用Geant4 模拟了天然放射性铀，钍，钾在大亚湾液闪和其他材料中引入的各种关联和非关联本底。模拟并计算了大亚湾液闪在生产，存储和灌装过程中引入的氡气对(α, n) 关联本底的贡献。从而对材料的各种放射性含量提出要求。保证低本底探测器的成功研制。; 伽马谱仪的研制是对低本底技术的又一次应用。基于Geant4 开发了伽马谱仪的模拟软件包HPGe，优化探测器设计，对材料放射性水平提出要求。对探测器材料的放射性来源进行调研，寻找购买低本底的屏蔽材料和探测器材料。设计谱仪的电子学读出，并购买读出所需要的电子学插件、机箱等。通过对探测器的安装调试，使前期研究的积分本底到达设计指标：≤ 0.5 cps/100 cm3 Ge (30cpm)。
语种	中文
学科主题	粒子物理与原子核物理
公开日期	2016-02-25
内容类型	学位论文
源URL	[http://ir.ihep.ac.cn/handle/311005/209255]
专题	实验物理中心_学位论文和出站报告高能物理研究所_粒子天体物理中心
作者单位	中国科学院高能物理研究所
推荐引用方式 GB/T 7714	李小波. 博士论文-低本底和液体闪烁体探测器技术研究[D]. 北京. 中国科学院研究生院. 2011.