三星华为奖学金申请答辩-中国高等学校实验物理教学研究会.ppt

实验方法 放弃使用一百多年前卢瑟福的硫化锌闪烁体方法。 采用位置灵敏探测器：GEM, gas-electron-multiplier 西欧核子中心(CERN) 90年代的发明。GEM直到现在也是粒子物理探测器研发的前沿。 我们使用基于印刷电路板技术的ThickGEM和电荷收集条构成的环状探测器。 270度的范围内探测散射的α粒子。 选用粒子物理实验中常用的延迟线读出电路。 GEM, 气体电荷放大 西欧核子中心(CERN) 90年代的发明，是点阵化的气体电荷放大设备。 延迟线读出：从时间到空间 每一步延迟为10纳秒。从信号到达时间便知信号位置。 电荷收集条 信号放大 广角、高效率 270度探测 超薄云母片上的金箔 镅241α源 延迟线 GEM和信号收集 安全第一 镅241α源 高压电源 放射源低于1微居，不在管控范围。而且放射源和高压电源都密闭在探测器中，不可及。 * 谢谢！ * 提供一套完备的大学核物理实验教学系统，下面分别介绍 核信号产生，核信号采集，教学软件 * 传统的核物理实验有放射源探测器组合输出核脉冲信号（图中为NaI闪烁体探测器和铯137放射源），这种方式会带来放射源辐射安全问题 * * 示波器，单道，多道，时间多道，符合，定标器，精密脉冲发生器，高压电源 * 配套的软件提供了放射源与探测器模型仿真，实验原理讲解与实验步骤指导，实验仪器（核仿真信号源与通用数据采集器）的控制和老师的实验教学管理功能 * 本实验平台采用虚实结合的设计，仿真信号源的引入避免了放射源的使用，解决了核物理实验辐射安全难题；基于真实核脉冲信号产生与采集分析的实验过程，使得学生可以特别直观地认识到核探测的基本方法，掌握核探测的基本手段，熟悉核电子学仪器的使用，加强学生的动手能力 * * 实验系统基本覆盖了中国科学技术大学核与粒子物理实验课程，教学内容丰富 * * 虚拟仿真核物理实验的建设 张增明 中国科学技术大学 2016.7.20 西宁 基于大数据的宇宙线物理实验 基于虚拟放射源的核物理实验 基于ThickGEM技术的卢瑟福散射实验 宇宙线物理实验 宇宙线源于太空中的高能粒子和大气分子中的原子核碰撞发生核反应所产生的次级粒子。这些高能粒子的主要成分是质子。 这些发生在大气中的核反应所产生的第一级次级粒子主要是π介子，很快衰变为μ子和中微子，μ子带电，穿透力强。 由于相对论效应，平均衰变寿命只有2.2微秒的μ子以接近光速穿过十几公里的大气层到达海平面。 除去中微子，在海平面的宇宙线粒子中95%是μ轻子，它们在海平面的通量大约为 0.8粒子／cm2／分钟。 常见实验装置由两个塑料闪烁探测器和电子学读出部分组成。探测器由塑料闪烁体和光电倍增管加上其高压电源部分组成。电子学读出对探测器信号进行处理，然后输入计算机，由数据获取软件对数据进行显示、处理。 探测器分为上、下两个，同时使用时可以测量μ 子通量。 时间分布：将每一段相同时间间隔内探测到的μ子数以条形图的形式显示通量的时间分布。 上、下探测器可通过支架调整其轴线相对于铅垂线线的角度：0?，±15 ?和±30 ?，用于研究地磁场对宇宙线到达海平面方向的影响。 结合GPS信号，对不同地域多台设备获取的数据基于GPS时间进行符合分析，可获取宇宙线簇射及天文事件的信息。 下探测器较厚，能停下约200 MeV的μ子。 当μ子进入闪烁体时产生第一个信号，衰变为一个电子加上两个中微子时，电子在闪烁体内产生第二个信号，由此测量μ子的衰变时间。 上探测器较薄，可用于估算μ子平均衰变寿命的测量中的本底。 利用宇宙射线天然的粒子源，不引入新的电离辐射，避免了放射源的电离辐射和辐射安全管理成本。 性能稳定、安全可靠，成本低廉，有利于各种层次的高校为学生开展从基础实验到研究型的宇宙线物理实验教学。 通过GPS信号，可通过互联网共享各地的实测数据，利于开展大范围的教学和科研工作。 宇宙线时空分布的网络共享 广州 哈尔滨 …… 合肥数据采集点 （中国科学技术大学） 上海数据采集点 （复旦大学） 广州采集点 （中山大学） 哈乐滨数据采集点 （XX大学） 合肥数据存储 共享中心 SQL server 时间、空间分布数据Web共享 授权单位数据共享、深度挖掘 基于大数据的宇宙线物理实验 西部数据采集点 （XX大学） （一）实时 （二）日K线 数据共享 实时开放 环境关联 天体事件追踪 可重构核物理实验系统 基于虚拟放射源的实验教学系统 传统核物理实验仪器 * 放射源 探测器 核电子学仪器 α源: Am241 β源: Sr90 γ源: Cs137 ··· 半导体 气体 闪烁体 ··· 单道,多道 符合,定标 TDC,高压 示波器 ··· 核仿真 信号源 通用数据采集器 教学软件 代替任意 放射源