大亚湾实验阻性板室探测器的研制和离线刻度

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1、作者姓名：指导教师；学位类别：学科专业：培养单位：密级——中国科学院大学UniversityofChineseAcademyofSciences博士学位论文太墅渣实验阻丝拯童拯捌墨趁班益』塑离线刻廑主蜇瑟垂塞班塞虽生垦拄堂隧画鳇翅堡班嚣压堡生监主粒王翅堡皇丝王篮翅堡主国抖芏瞳匿鳇翘堡班塑压2013年5月ByNingZheAdissertationsubmittedtoUniversityofChineseAcademyofSciencesInpartialfulfillmentoftherequirementForthedegreeofDoctorofScienceInstituteo

2、fHighEnergyPhysics，ChineseAcademyofSciencesMay,2013研究生学位论文声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下独立进行研究工作所取得的成果，除文中已经注明引用的内容外，本学位论文的研究成果不包含任何他人享有著作权的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确方式标明。签名：挈丝日期：塑丝：篁：至垡关才学位论文使用授权的说明本人完全了解中国科学院高能物理研究所“关于中国科学院高能物理所研究生论文及研究成果使用权的规定”(2001)高发研生字第315号文件，即：高能物理研究所拥有在著作权法规定范围内学位

3、论文的使用权，其中包括：(1)己获学位的研究生必须按规定提交学位论文，高能物理研究所可以采用影印、缩印或其他复制手段保存研究生上交的学位论文；(2)为教学和科研目的，高能物理研究所可以将公开的学位论文作为资料在图书馆、资料室等场所供科研人员阅读，或在所内网站供科研人员浏览部分内容；(3)根据《中华人民共和国学位条例暂行实施办法》，向国家图书馆等相关部门报送可以公开的学位论文。签名：呈丝日期：丝堡：羔二圣竺摘要大亚湾实验的物理目标是通过比较远近点反贝塔衰变的事例率的不同，来精确测量中微子混合矩阵中的参数目13。最新的测量结果表明sin22013=0．0894-0．010(stat．)4-

4、0．005(syst．)。大亚湾实验的系统误差主要来自宇宙线“子产生的本底。为了减少误差，反中微子探测器被安放在地下，并设计了由水契伦柯夫探测器和阻性板室探测器组成的反符合探测器来实现斗子本底的扣除。本文对阻性板室探测器的性能进行了深入研究。该探测器具有探测效率高、机械结构简单、单位造价低和易于大面积应用的特点，在大亚湾实验之前被广泛应用于高亮度高计数率实验。大亚湾实验是首次将无油阻性板室探测器应用于低计数率环境的，因此围绕这个应用本论文开展了研究。为了确保阻性板室探测器能够成功应用于大亚湾实验，将质量控制引入裸室测试。测试结果表明阻性板室探测器的平均效率达到95％，噪声率小于1000

5、Hz／m2，暗电流小于lOlxA／m2，因此地面测试结果表明这些阻性板室探测器满足大亚湾实验设计指标，确保每一个模块合格之后再运往大亚湾现场。在探测器和辅助系统如高压系统、气体系统、电子学系统的安装和试运行期间，出现种种问题诸如滴水、高湿环境、打火、漏气、数据丢失，最终被成功克服，并在完成探测器和其它系统联合调试的基础上，确保探测器及时和正常的运行。阻性板室探测器的特点是噪声大，对于这种具有低计数率特点的地下环境，如何能够准确刻度探测器的效率和噪声，是实际运行最为关注的问题。在NuWa框架下，成功开发了探测器的离线刻度软件包。并给出了初步结果：一号厅的3／4效率均值为(95．134-3

6、．2)％，二号厅的3／4效率均值为(91．114-5．5)％，三号厅的3／4效率均值为(97．534-3．1)％。同时通过对探测器性能的长期监测，发现阻性板室探测器的性能持续下降的原因是阻性板室内部的垫片逐渐脱胶开扣，并且由于各层受到的压力不同，使得各层开裂的严重程度有所不同。最后从裸室生产、模块结构、安装等方面指出了阻性板室探测器需要改进的地方。关键词：大亚湾实验、低计数率、阻性板室、宇宙线测试、试运行、离线刻度、性能下降AbstractTheDayaBayReactorNeutrinoExperimentaimsattheprecisemeasurementoftheneutrin

7、omixingangle013intheneutrinomixingmatrixbycomparingobservedInverseBetaDecay(IBD)eventratesatbothnearandfarbaselinesfromsixnuclearreactors．ThemostrecentresultfromtheDayaBayexperimentissin22013=0．0894-0．010(stat．)4-0．005(syst．