LHAASO-MD光電倍增管的性能測試*

吳文雄，左 雄，肖 剛，張 毅，賈煥玉，王 輝

(1. 西南交通大學，四川 成都 611756；2. 中國科學院高能物理研究所，北京 100049)

針對當前宇宙射線研究的核心問題，我國物理學家提出了高海拔宇宙線觀測計劃，用來探索高能宇宙射線起源，全天區掃描伽馬射線源以及洛倫茲不變性破壞、暗物質和量子引力等[1]。正在中國四川省稻城縣海子山建設的高海拔宇宙線觀測站是一個混合地面探測器陣列，主要由3部分組成：(1)平方千米地面簇射粒子陣列(The one KiloMeter square extensive air shower Array, KM2A)；(2)面積達78 000 m2的水切倫科夫探測器陣列(Water Cherenkov Detector Array, WCDA)；(3)廣角切倫科夫望遠鏡陣列(Wide Field of View Cherenkov Telescope Array, WFCTA)[2]。其中平方千米地面簇射粒子陣列包括5 195個電磁粒子探測器和1 171個μ子探測器。光電倍增管作為μ子探測器的核心部件，在安裝前必須對μ子探測器光電倍增的性能進行測試，主要測試光電倍增管的單光電子譜 、高壓響應、非線性、暗噪聲計數率等[3]。而μ子探測器中的1 171支光電倍增管需要在中國科學技術大學進行批量測試，光電倍增管滿足的指標要求是在工作高壓下的增益為2 × 106；工作高壓下的單光電子譜峰谷比大于2；暗噪聲計數率在2 mV小于5 kHz；陽極電流的非線性大于25 mA；陽極等效電流大于或等于1.6 A。為了驗證測試的結果和處于高原上光電倍增管性能是否正常，需要在四川省稻城縣海子山上跟中國科學技術大學測試條件幾乎相同的情況下對光電倍增管進行抽樣測試，一方面要滿足上述的指標要求，另一方面要跟中國科學技術大學批量測試數據的相對偏差即系統誤差保持在2%以內。……