次级带电宇宙射线通量探测器的制造方法
次级带电宇宙射线通量探测器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种利用闪烁体和光电处理模块测量在不同天顶角的次级带电宇宙射线通量的装置技术领域，尤其是涉及一种次级带电宇宙射线通量探测器。
【背景技术】
[0002]次级宇宙射线通量是一个重要的环境参数，它是地表环境辐射的重要来源之一。积累大时间、空间尺度上，不同海拔、经玮度上次级宇宙射线通量数据，对于研究次级宇宙射线与地球生物进化、地球气候变化、初级宇宙射线的变化、太阳活动等之间的关系都具有基础性的作用。目前，次级宇宙射线测量装置主要是基于传统的NIM模块和机箱、塑料闪烁体、高压电源模块和CAMAC/VME获取系统来完成测量。这些设备造价昂贵、体积大，功耗大、不便于携带，不方便测量在任意地点的次级宇宙射线通量。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于针对现有技术的不足提供一种次级带电宇宙射线通量探测器。从而有效解决现有技术中的问题。
[0004]为实现上述目的，本发明采取的技术方案为:所述的次级带电宇宙射线通量探测器，其特点是包括一组用于测量宇宙线通量的通量闪烁体组和一组用于刻度探测器效率的效率闪烁体组，通量闪烁体组和效率闪烁体组上的每块闪烁体均设置有光电倍增管，通量闪烁体组由第一闪烁体和第四闪烁体组成，效率闪烁体组由第二闪烁体和第三闪烁体组成，通量闪烁体组和效率闪烁体组通过支架相连并安装在转轴上，转轴两端分别通过第一轴承和第二轴承安装在机框侧壁上，转轴的一端穿过机框侧壁安装一个旋转指示盘，旋转指示盘外侧设置有旋转把手，旋转指示盘上还设置有用于指示角度的指针，机框侧壁上设置有与指针对应的刻度线。
[0005]所述的机框两侧壁上分别设置有第一把手和第二把手，所述的旋转指示盘与机框侧壁之间还设置有弹簧销，机框侧壁上对应弹簧销设置有销孔。
[0006]所述的光电倍增管组包括第一光电倍增管、第二光电倍增管、第三光电倍增管和第四光电倍增管，第一光电倍增管安装在第一闪烁体上，第二光电倍增管安装在第二闪烁体上，第三光电倍增管安装在第三闪烁体上，第四光电倍增管安装在第四闪烁体上。
[0007]所述的支架实现0-90度旋转，支架由第一支架、第二支架、第三支架和第四支架组成。
[0008]所述的第一光电倍增管、第二光电倍增管、第三光电倍增管和第四光电倍增管输出的模拟信号，经过放大、甄别之后转化为数字信号，数字信号分别输入到可编程逻辑门阵列中，通过符合算法得到符合计数和探测器的探测效率。
[0009]所述的效率闪烁体组放置于通量闪烁体组之间，效率闪烁体组和通量闪烁体组具有相同的立体角接受度。
[0010]本发明的有益效果是:所述的次级带电宇宙射线通量探测器，其具有自我刻度功能、安全、造价低、便于携带，且能测量不同天顶角次级带电宇宙射线通量的探测器。该探测器可在汽车电池或者交流电的驱动下，记录在不同天顶角上的次级带电宇宙射线的通量，并记录相关的测量点的海拔、GPS时间，以及测量点的温度和气压等大气参数。
【附图说明】
:
[0011 ]图1是本发明的立体示意图；
[0012]图2是本发明图1的正视结构示意图；
[0013]图3是本发明通量闪烁体组和效率闪烁体组的结构示意图；
[0014]图4是本发明的电路控制原理示意图。
[0015]图中所示:1.第一闪烁体;2.第二闪烁体;3.第一把手;4.转轴;5.第一轴承;6.第三闪烁体;7.第四闪烁体;8.机框;9.第一支架；10.第二支架；11.第三支架；12.第四支架；13.第一光电倍增管；14.第二把手；15.弹簧销；16.第二轴承；17.旋转把手；18.指针；19.第二光电倍增管;20.第三光电倍增管;21.第四光电倍增管，22.旋转指示盘;23.刻度线。
【具体实施方式】
[0016]以下结合附图所示之最佳实例作进一步详述:
[0017]如图1和2所示，所述的次级带电宇宙射线通量探测器，其特点是包括一组用于测量宇宙线通量的通量闪烁体组和一组用于刻度探测器效率的效率闪烁体组，通量闪烁体组和效率闪烁体组中的每块闪烁体上均设置有光电倍增管，通量闪烁体组由第一闪烁体1和第四闪烁体7组成，效率闪烁体组由第二闪烁体2和第三闪烁体6组成，通量闪烁体组和效率闪烁体组通过支架相连并安装在转轴4上，转轴4两端分别通过第一轴承5和第二轴承6安装在机框8侧壁上，转轴4的一端穿过机框8侧壁安装一个旋转指示盘22，旋转指示盘22外侧设置有旋转把手17，旋转指示盘22上还设置有用于指示角度的指针18，机框8侧壁上设置有与指针18对应的刻度线23。
[0018]进一步，所述的机框8两侧壁上分别设置有第一把手3和第二把手14，所述的旋转指示盘22与机框8侧壁之间还设置有弹簧销15，机框8侧壁上对应弹簧销15设置有销孔。
[0019]进一步，所述的光电倍增管组包括第一光电倍增管13、第二光电倍增管19、第三光电倍增管20和第四光电倍增管21，第一光电倍增管13安装在第一闪烁体1上，第二光电倍增管19安装在第二闪烁体2上，第三光电倍增管20安装在第三闪烁体6上，第四光电倍增管21安装在第四闪烁体7上。
[0020]进一步，所述的支架实现0-90度旋转，支架由第一支架9、第二支架10、第三支架11和第四支架12组成。
[0021]进一步，所述的第一光电倍增管13、第二光电倍增管19、第三光电倍增管20和第四光电倍增管21输出的模拟信号，经过放大、甄别之后转化为数字信号，数字信号分别输入到可编程逻辑门阵列中，通过符合算法得到符合计数和探测器的探测效率。
[0022]进一步，如图3所示，所述的效率闪烁体组放置于通量闪烁体组之间，效率闪烁体组和通量闪烁体组具有相同的立体角接受度。其第一闪烁体1、第二闪烁体2、第三闪烁体6和第四闪烁体7沿长和宽方向的中轴线分别在一个平面中，当带电粒子穿过效率闪烁体组时，必然会穿过通量闪烁体组。通过分别考察在效率闪烁体组有有效信号的条件下，第一闪烁体/第四闪烁体有信号的概率，就可以分别得到第一闪烁体和第四闪烁体的探测效率，分别记为ni和n4，通量闪烁体组总的探测效率为，ntot=ni X n4。在给定的天顶角下，在单位时间内探测到穿过通量闪烁体组的计数除以总探测效率ntot，就得到在该天顶角下次级带电宇宙射线的通量。
[0023]如图4所示，每一块闪烁体上都连接一个光电倍增管，为光电管增管提供高压的是由低压直流电源驱动的Cockcroft-Walten型电路。带电粒子穿过闪烁体时，会在闪烁体内激发出荧光。这些荧光被光电倍增管转化为模拟信号后，在经过放大器和阈值可调的电压比较器转换为数字信号。得到的数字信号分别输入到逻辑可编程门阵列(FPGA)中，由逻辑符合算法给出次级带电宇宙线的通量和探测效率。逻辑符合算法的具体实现是:四路数字信号分别输入到一个逻辑可编程门整列(FPGA)中。FPGA以40MHz的频率检测每个端口上的是否有高电平出现。高频时钟只要检测到任意一路输入中有信号，就会开一个宽度为t的时间窗(t为可调的参数，比如t = 100ns)，以等待其它路中的信号。如果在其它路也检测到信号，这就形成一个有效的符合计数。当FPGA的符合算法判定闪烁体1和闪烁体4同时有信号时，则输出一个有效的符合计数，同时对与FPGA数据板相连的温度传感器和气压传感器进行一次采样，并通过GPS模块记录测量时间，最后将测量得到的数据保存到数据采集板中的SD卡或者通过RS-232串口输出到电脑中。
[0024]以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种测量次级带电宇宙射线通量探测器，其特征是包括一组用于测量次级带电宇宙射线通量的通量闪烁体组和一组用于刻度探测器效率的效率闪烁体组，通量闪烁体组和效率闪烁体组的每快闪烁体上均设置有光电倍增管，通量闪烁体组由第一闪烁体和第四闪烁体组成，效率闪烁体组由第二闪烁体和第三闪烁体组成，通量闪烁体组和效率闪烁体组通过支架相连并安装在转轴上，转轴两端分别通过第一轴承和第二轴承安装在机框侧壁上，转轴的一端穿过机框侧壁安装一个旋转指示盘，旋转指示盘外侧设置有旋转把手，旋转指示盘上还设置有用于指示角度的指针，机框侧壁上设置有与指针对应的刻度线。2.如权利要求1所述的次级带电宇宙射线通量探测器，其特征在于:所述的机框两侧壁上分别设置有第一把手和第二把手，所述的旋转指示盘与机框侧壁之间还设置有弹簧销，机框侧壁上对应弹簧销设置有销孔。3.如权利要求1所述的次级带电宇宙射线通量探测器，其特征在于:所述的光电倍增管组包括第一光电倍增管、第二光电倍增管、第三光电倍增管和第四光电倍增管，第一光电倍增管安装在第一闪烁体上，第二光电倍增管安装在第二闪烁体上，第三光电倍增管安装在第三闪烁体上，第四光电倍增管安装在第四闪烁体上。4.如权利要求1所述的次级带电宇宙射线通量探测器，其特征在于:所述的支架实现0-90度旋转，支架由第一支架、第二支架、第三支架和第四支架组成。5.如权利要求3所述的次级带电宇宙射线通量探测器，其特征在于:所述的第一光电倍增管、第二光电倍增管、第三光电倍增管和第四光电倍增管输出的模拟信号，经过放大、甄别之后转化为数字信号，数字信号分别输入到可编程逻辑门阵列中，通过符合算法得到符合计数和探测器的探测效率。6.如权利要求1所述的次级带电宇宙射线通量探测器，其特征在于:所述的效率闪烁体组放置于通量闪烁体组之间，且效率闪烁体组和通量闪烁体组具有相同的立体角接受度。
【专利摘要】本发明涉及一种测量次级带电宇宙射线通量的装置技术领域，尤其是涉及一种测量次级带电宇宙射线通量的探测器。其特点是包括一组用于测量宇宙线通量的通量闪烁体组和一组用于刻度探测器效率的效率闪烁体组，每块闪烁体上均设置有光电倍增管，通量闪烁体组和效率闪烁体组通过支架相连并安装在转轴上，转轴两端安装在机框侧壁上，转轴的一端穿过机框侧壁安装一个旋转指示盘，旋转指示盘外侧设置有旋转把手，旋转指示盘上还设置有用于指示角度的指针，机框侧壁上设置有与指针对应的刻度线。其具有自我刻度功能、安全、造价低、便于携带，能测量不同天顶角次级带电宇宙射线通量的探测器，并能实时的记录测量点的海拔、GPS时间、环境温度和大气压强。
【IPC分类】G01T1/208
【公开号】CN105487101
【申请号】CN201510963543
【发明人】张亚鹏, 张鹏鸣, 陈旭荣, 王彦瑜, 尹俊, 倪发福
【申请人】中国科学院近代物理研究所
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2015年12月20日
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种利用闪烁体和光电处理模块测量在不同天顶角的次级带电宇宙射线通量的装置技术领域，尤其是涉及一种次级带电宇宙射线通量探测器。
【背景技术】
[0002]次级宇宙射线通量是一个重要的环境参数，它是地表环境辐射的重要来源之一。积累大时间、空间尺度上，不同海拔、经玮度上次级宇宙射线通量数据，对于研究次级宇宙射线与地球生物进化、地球气候变化、初级宇宙射线的变化、太阳活动等之间的关系都具有基础性的作用。目前，次级宇宙射线测量装置主要是基于传统的NIM模块和机箱、塑料闪烁体、高压电源模块和CAMAC/VME获取系统来完成测量。这些设备造价昂贵、体积大，功耗大、不便于携带，不方便测量在任意地点的次级宇宙射线通量。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于针对现有技术的不足提供一种次级带电宇宙射线通量探测器。从而有效解决现有技术中的问题。
[0004]为实现上述目的，本发明采取的技术方案为:所述的次级带电宇宙射线通量探测器，其特点是包括一组用于测量宇宙线通量的通量闪烁体组和一组用于刻度探测器效率的效率闪烁体组，通量闪烁体组和效率闪烁体组上的每块闪烁体均设置有光电倍增管，通量闪烁体组由第一闪烁体和第四闪烁体组成，效率闪烁体组由第二闪烁体和第三闪烁体组成，通量闪烁体组和效率闪烁体组通过支架相连并安装在转轴上，转轴两端分别通过第一轴承和第二轴承安装在机框侧壁上，转轴的一端穿过机框侧壁安装一个旋转指示盘，旋转指示盘外侧设置有旋转把手，旋转指示盘上还设置有用于指示角度的指针，机框侧壁上设置有与指针对应的刻度线。
[0005]所述的机框两侧壁上分别设置有第一把手和第二把手，所述的旋转指示盘与机框侧壁之间还设置有弹簧销，机框侧壁上对应弹簧销设置有销孔。
[0006]所述的光电倍增管组包括第一光电倍增管、第二光电倍增管、第三光电倍增管和第四光电倍增管，第一光电倍增管安装在第一闪烁体上，第二光电倍增管安装在第二闪烁体上，第三光电倍增管安装在第三闪烁体上，第四光电倍增管安装在第四闪烁体上。
[0007]所述的支架实现0-90度旋转，支架由第一支架、第二支架、第三支架和第四支架组成。
[0008]所述的第一光电倍增管、第二光电倍增管、第三光电倍增管和第四光电倍增管输出的模拟信号，经过放大、甄别之后转化为数字信号，数字信号分别输入到可编程逻辑门阵列中，通过符合算法得到符合计数和探测器的探测效率。
[0009]所述的效率闪烁体组放置于通量闪烁体组之间，效率闪烁体组和通量闪烁体组具有相同的立体角接受度。
[0010]本发明的有益效果是:所述的次级带电宇宙射线通量探测器，其具有自我刻度功能、安全、造价低、便于携带，且能测量不同天顶角次级带电宇宙射线通量的探测器。该探测器可在汽车电池或者交流电的驱动下，记录在不同天顶角上的次级带电宇宙射线的通量，并记录相关的测量点的海拔、GPS时间，以及测量点的温度和气压等大气参数。
【附图说明】
:
[0011 ]图1是本发明的立体示意图；
[0012]图2是本发明图1的正视结构示意图；
[0013]图3是本发明通量闪烁体组和效率闪烁体组的结构示意图；
[0014]图4是本发明的电路控制原理示意图。
[0015]图中所示:1.第一闪烁体;2.第二闪烁体;3.第一把手;4.转轴;5.第一轴承;6.第三闪烁体;7.第四闪烁体;8.机框;9.第一支架；10.第二支架；11.第三支架；12.第四支架；13.第一光电倍增管；14.第二把手；15.弹簧销；16.第二轴承；17.旋转把手；18.指针；19.第二光电倍增管;20.第三光电倍增管;21.第四光电倍增管，22.旋转指示盘;23.刻度线。
【具体实施方式】
[0016]以下结合附图所示之最佳实例作进一步详述:
[0017]如图1和2所示，所述的次级带电宇宙射线通量探测器，其特点是包括一组用于测量宇宙线通量的通量闪烁体组和一组用于刻度探测器效率的效率闪烁体组，通量闪烁体组和效率闪烁体组中的每块闪烁体上均设置有光电倍增管，通量闪烁体组由第一闪烁体1和第四闪烁体7组成，效率闪烁体组由第二闪烁体2和第三闪烁体6组成，通量闪烁体组和效率闪烁体组通过支架相连并安装在转轴4上，转轴4两端分别通过第一轴承5和第二轴承6安装在机框8侧壁上，转轴4的一端穿过机框8侧壁安装一个旋转指示盘22，旋转指示盘22外侧设置有旋转把手17，旋转指示盘22上还设置有用于指示角度的指针18，机框8侧壁上设置有与指针18对应的刻度线23。
[0018]进一步，所述的机框8两侧壁上分别设置有第一把手3和第二把手14，所述的旋转指示盘22与机框8侧壁之间还设置有弹簧销15，机框8侧壁上对应弹簧销15设置有销孔。
[0019]进一步，所述的光电倍增管组包括第一光电倍增管13、第二光电倍增管19、第三光电倍增管20和第四光电倍增管21，第一光电倍增管13安装在第一闪烁体1上，第二光电倍增管19安装在第二闪烁体2上，第三光电倍增管20安装在第三闪烁体6上，第四光电倍增管21安装在第四闪烁体7上。
[0020]进一步，所述的支架实现0-90度旋转，支架由第一支架9、第二支架10、第三支架11和第四支架12组成。
[0021]进一步，所述的第一光电倍增管13、第二光电倍增管19、第三光电倍增管20和第四光电倍增管21输出的模拟信号，经过放大、甄别之后转化为数字信号，数字信号分别输入到可编程逻辑门阵列中，通过符合算法得到符合计数和探测器的探测效率。
[0022]进一步，如图3所示，所述的效率闪烁体组放置于通量闪烁体组之间，效率闪烁体组和通量闪烁体组具有相同的立体角接受度。其第一闪烁体1、第二闪烁体2、第三闪烁体6和第四闪烁体7沿长和宽方向的中轴线分别在一个平面中，当带电粒子穿过效率闪烁体组时，必然会穿过通量闪烁体组。通过分别考察在效率闪烁体组有有效信号的条件下，第一闪烁体/第四闪烁体有信号的概率，就可以分别得到第一闪烁体和第四闪烁体的探测效率，分别记为ni和n4，通量闪烁体组总的探测效率为，ntot=ni X n4。在给定的天顶角下，在单位时间内探测到穿过通量闪烁体组的计数除以总探测效率ntot，就得到在该天顶角下次级带电宇宙射线的通量。
[0023]如图4所示，每一块闪烁体上都连接一个光电倍增管，为光电管增管提供高压的是由低压直流电源驱动的Cockcroft-Walten型电路。带电粒子穿过闪烁体时，会在闪烁体内激发出荧光。这些荧光被光电倍增管转化为模拟信号后，在经过放大器和阈值可调的电压比较器转换为数字信号。得到的数字信号分别输入到逻辑可编程门阵列(FPGA)中，由逻辑符合算法给出次级带电宇宙线的通量和探测效率。逻辑符合算法的具体实现是:四路数字信号分别输入到一个逻辑可编程门整列(FPGA)中。FPGA以40MHz的频率检测每个端口上的是否有高电平出现。高频时钟只要检测到任意一路输入中有信号，就会开一个宽度为t的时间窗(t为可调的参数，比如t = 100ns)，以等待其它路中的信号。如果在其它路也检测到信号，这就形成一个有效的符合计数。当FPGA的符合算法判定闪烁体1和闪烁体4同时有信号时，则输出一个有效的符合计数，同时对与FPGA数据板相连的温度传感器和气压传感器进行一次采样，并通过GPS模块记录测量时间，最后将测量得到的数据保存到数据采集板中的SD卡或者通过RS-232串口输出到电脑中。
[0024]以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种测量次级带电宇宙射线通量探测器，其特征是包括一组用于测量次级带电宇宙射线通量的通量闪烁体组和一组用于刻度探测器效率的效率闪烁体组，通量闪烁体组和效率闪烁体组的每快闪烁体上均设置有光电倍增管，通量闪烁体组由第一闪烁体和第四闪烁体组成，效率闪烁体组由第二闪烁体和第三闪烁体组成，通量闪烁体组和效率闪烁体组通过支架相连并安装在转轴上，转轴两端分别通过第一轴承和第二轴承安装在机框侧壁上，转轴的一端穿过机框侧壁安装一个旋转指示盘，旋转指示盘外侧设置有旋转把手，旋转指示盘上还设置有用于指示角度的指针，机框侧壁上设置有与指针对应的刻度线。2.如权利要求1所述的次级带电宇宙射线通量探测器，其特征在于:所述的机框两侧壁上分别设置有第一把手和第二把手，所述的旋转指示盘与机框侧壁之间还设置有弹簧销，机框侧壁上对应弹簧销设置有销孔。3.如权利要求1所述的次级带电宇宙射线通量探测器，其特征在于:所述的光电倍增管组包括第一光电倍增管、第二光电倍增管、第三光电倍增管和第四光电倍增管，第一光电倍增管安装在第一闪烁体上，第二光电倍增管安装在第二闪烁体上，第三光电倍增管安装在第三闪烁体上，第四光电倍增管安装在第四闪烁体上。4.如权利要求1所述的次级带电宇宙射线通量探测器，其特征在于:所述的支架实现0-90度旋转，支架由第一支架、第二支架、第三支架和第四支架组成。5.如权利要求3所述的次级带电宇宙射线通量探测器，其特征在于:所述的第一光电倍增管、第二光电倍增管、第三光电倍增管和第四光电倍增管输出的模拟信号，经过放大、甄别之后转化为数字信号，数字信号分别输入到可编程逻辑门阵列中，通过符合算法得到符合计数和探测器的探测效率。6.如权利要求1所述的次级带电宇宙射线通量探测器，其特征在于:所述的效率闪烁体组放置于通量闪烁体组之间，且效率闪烁体组和通量闪烁体组具有相同的立体角接受度。
【专利摘要】本发明涉及一种测量次级带电宇宙射线通量的装置技术领域，尤其是涉及一种测量次级带电宇宙射线通量的探测器。其特点是包括一组用于测量宇宙线通量的通量闪烁体组和一组用于刻度探测器效率的效率闪烁体组，每块闪烁体上均设置有光电倍增管，通量闪烁体组和效率闪烁体组通过支架相连并安装在转轴上，转轴两端安装在机框侧壁上，转轴的一端穿过机框侧壁安装一个旋转指示盘，旋转指示盘外侧设置有旋转把手，旋转指示盘上还设置有用于指示角度的指针，机框侧壁上设置有与指针对应的刻度线。其具有自我刻度功能、安全、造价低、便于携带，能测量不同天顶角次级带电宇宙射线通量的探测器，并能实时的记录测量点的海拔、GPS时间、环境温度和大气压强。
【IPC分类】G01T1/208
【公开号】CN105487101
【申请号】CN201510963543
【发明人】张亚鹏, 张鹏鸣, 陈旭荣, 王彦瑜, 尹俊, 倪发福
【申请人】中国科学院近代物理研究所
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2015年12月20日
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