LHAASO-WFCTA激光能量測量系統的性能研究

解 磊，孫秦寧，王 陽，陳 龍，張 勇，祝鳳榮*

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

高海拔宇宙線觀測站是以宇宙線觀測研究為核心的國家重大科技基礎設施，由3個探測器陣列組成，分別為水切倫科夫探測器陣列(Water Cherenkov Detector Array, WCDA)、平方千米地面簇射粒子陣列(Kilo-meter Square Array, KM2A)和廣角切倫科夫望遠鏡陣列[1-3]。廣角切倫科夫望遠鏡陣列由18臺廣角切倫科夫望遠鏡構成，主要用來精準測量能量在1013～1018eV范圍內的宇宙線[4]。激光標定系統是廣角切倫科夫望遠鏡陣列的重要組成部分，分布在高海拔宇宙線觀測站的邊緣，用來對廣角切倫科夫望遠鏡陣列接收到的光子數進行標定。目前，我們已經建設了5套激光標定系統，分別為L1，L2，L3，L4和L5。其中，L2，L4和L5使用波長為337.1 nm的N2激光器，而L1和L3則使用波長為355 nm的Nd：YAG固態激光器，如圖1(a)。L1是一套移動式激光標定系統，未在圖中標出。

圖1 高海拔宇宙線觀測站的布局[8]和能量測量系統示意圖。在圖(a)中，激光標定室的位置用五角星表示，廣角切倫科夫望遠鏡陣列與L2，L3，L4和L5之間的距離分別為465 m，1 km，650 m和1 km。圖(b)展示了能量探頭與能量計的連接方式，能量計將數據保存在服務器中。在溫控系統中，能量探頭的外殼采用鋁合金材料，灰色部分表示外殼，藍色和黑色部分分別表示保溫層和加熱層。能量探頭上附著的灰色部分是溫度探頭，用于實時反饋能量探頭所處的環境溫度Fig.1 The layout of LHAASO and schematic diagram of the energy measurement system. In (a)，the pentagram denotes the position of the laser calibration room，while the distances from WFCTA to L2，L3，L4 and L5 are 465 m，1 km，650 m，and 1 km，respectively. In (b)，the energy sensor is connected to the energy meter，and the data is stored in the server. The temperature control system comprises an aluminum alloy shell，with blue and black parts representing the insulation and heating layers，respectively. A temperature probe attached to the energy probe provides real-time feedback on the environmental temperature of the energy sensor

在實驗中，我們使用激光標定室內的激光器以特定的角度向廣角切倫科夫望遠鏡陣列視場上空定時發射激光束。……