CN105892029A - 一种高效的光收集器阵列 - Google Patents

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杨睿
沈希毅
葛茂茂
张力
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Yunnan University YNU
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Yunnan University YNU
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    • G02—OPTICS
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    • G02B19/00—Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics
    • G02B19/0004—Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics characterised by the optical means employed
    • G02B19/0019—Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics characterised by the optical means employed having reflective surfaces only (e.g. louvre systems, systems with multiple planar reflectors)

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Abstract

本发明涉及科学仪器技术领域，具体涉及一种高效的光收集器阵列，将聚光器的入射和出射孔径均设计成正六边形，以便实现入射面无间隙排列，可有效地避免圆柱形光电倍增管排列间隙的死区和光电倍增管边缘无效区的信号损失，由于聚光器的入射孔径大于其出射孔径，而出射孔径的正六边形正好是光电倍增管有效光敏圆形区域的内接六边形，使得本应落入死区和无效区的光子，经复合抛物面反射后，从出射孔出射；而聚光器的轴与光电倍增管的轴重合，且出射孔与光电倍增管光接收面紧密接触，则从聚光器出射的光子便落入光电倍增管光敏有效区内。

Description

一种高效的光收集器阵列
技术领域
本发明涉及科学仪器技术领域，具体涉及一种高效的光收集器阵列。
背景技术
来自外太空的高能粒子流即宇宙线，这些原初宇宙线粒子进入大气层后，与大气层原子核发生相互作用，产生次级粒子，次级带电粒子激发空气中的氮分子产生荧光，以及速度大于光速的次级粒子在空气中产生契伦科夫(Cherenkov)光。测量原初粒子与大气粒子反应产生的次级粒子的信息来反推原初粒子的性质是地面间接测量宇宙线的基本原理。其中，契伦科夫光成像望远镜就是利用大口径反射镜将空气簇射中的契伦科夫光反射到光电倍增管(PMT)阵列上成像，从而进行原初粒子性质的探测。
光电倍增管阵列由单只光电倍增管按行列排布，而光电倍增管的几何外形通常是圆柱状的，将光敏面按行列依次中心错位排布后，各管之间出现一个类似三角形的空白区域，如图1所示。这些区域是不能探测到信号的，因此，落入这些区域的光子将损失掉，称这些区域为光电倍增管阵列的死区。
同时，每一只光电倍增管的光阴极有效面积(如图1中的阴影部分)都小于其几何外形尺寸，使得每只光电倍增管的外圆周边缘区域也不能探测到信号，造成信号损失。光电倍增管的外边缘对信号不敏感的区域称为无效区。光电倍增管阵列探测器的死区和无效区的总和损失了很大部分的信号，因此，解决死区和无效区的问题是提高光电倍增管阵列探测器效率的关键。
发明内容
为了更好地解决光电倍增管阵列探测器的死区和无效区的问题，提供一种高效的光收集器阵列，能够解决上述问题。
本发明解决上述问题所采用的技术方案是：
一种高效的光收集器阵列，包括不少于两个聚光器，所述聚光器的入射和出射孔径均设计成正六边形；所述的聚光器边与边对接组成阵列；
优选的，所述聚光器的侧壁设计成复合抛物面；
优选的，所述的聚光器采用铝箔经铸压成型，并在内表面镀高反射铝膜。
本发明的有益效果是：
将聚光器的入射和出射孔径均设计成正六边形，以便实现入射面无间隙排列，可有效地避免死区的信号损失，由于聚光器的入射孔径大于其出射孔径，而出射孔径的正六边形正好是光电倍增管有效光敏圆形区域的内接六边形，使得本应落入无效区的光子，经复合抛物面反射后，从出射孔出射；而聚光器的轴与光电倍增管的轴重合，且出射孔与光电倍增管光接收面紧密接触，则从聚光器出射的光子便落入光电倍增管光敏有效区内。
附图说明
图1是光电倍增管阵列；
图2是本发明的结构示意图；
图中：1—聚光器。
具体实施方式
一种高效的光收集器阵列，包括不少于两个聚光器(1)，所述聚光器(1)的入射和出射孔径均设计成正六边形；所述的聚光器(1)边与边对 接组成阵列；所述聚光器(1)的侧壁设计成复合抛物面，所述的聚光器(1)采用铝箔经铸压成型，并在内表面镀高反射铝膜。
此具体实施方式中，将聚光器的入射和出射孔径均设计成正六边形，以便实现入射面无间隙排列，可有效地避免死区的信号损失。
由于聚光器的入射孔径大于其出射孔径，而出射孔径的正六边形正好是光电倍增管有效光敏圆形区域的内接六边形，使得本应落入无效区的光子，经复合抛物面反射后，从出射孔出射；而聚光器的轴与光电倍增管的轴重合，且出射孔与光电倍增管光接收面紧密接触，则从聚光器出射的光子便落入光电倍增管光敏有效区内。
由于聚光器的长度L、入孔半径a、出孔半径a’和最大入射角度θ之间存在一定的关联，长度越长或入射孔径越大，其收集效率越高。根据具体应用要求，合理优化选择其参数。
采用铝箔经铸压成型，并在内表面镀高反射铝膜，经拼接安装固定于光电倍增管阵列探测器之前，形成一种空心正六边形复合抛物面光收集器阵列。
本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (3)

1.一种高效的光收集器阵列，包括不少于两个聚光器(1)，其特征在于：所述聚光器(1)的入射和出射孔径均设计成正六边形；所述的聚光器(1)边与边对接组成阵列。
2.根据权利要求1所述的一种高效的光收集器阵列，其特征在于：所述聚光器的侧壁设计成复合抛物面。
3.根据权利要求1所述的一种高效的光收集器阵列，其特征在于：所述的聚光器(1)采用铝箔经铸压成型，并在内表面镀高反射铝膜。
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