CN201126479Y - 宇宙线τ中微子探测器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种宇宙线τ中微子探测器，旨在提供一种反射镜片之间的接缝小，测量精度高，能实现自动控制的探测器。在探测器箱体内通过球面反射镜支架固定有球面反射镜，球面反射镜由多片六边形反射镜片组成；在箱体前端门的内侧通过支架设置有光电倍增管阵列和电子学部分，所述光电倍增管阵列和电子学部分包括多个光电倍增管、滤波器、光电转换器和逻辑可编程门阵列，逻辑可编程门阵列的每个积分信号输出端分别与缓存器连接，缓存器通过光纤与中央处理器连接。该探测器采用六边形反射镜片组成球面反射镜，各个反射镜片之间的接缝小，探测面积大，空间利用率高，测量精度高。

Description

宇宙线τ中微子探测器

技术领域

本实用新型涉及一种探测器，更具体的说，是涉及一种利用球面反射镜和光电学处理模块对宇宙线τ中微子进行探测的探测器。

背景技术

目前，现有的宇宙线τ中微子探测器所用的球面反射镜是采用四块方形球面反射镜片连接而成。由于连接而成的反射镜是一个球面，方形的反射镜片之间的接缝较大，空间利用率低，由于接缝所占面积大，减小了探测面积，容易漏掉探测信号，降低了探测的准确性。而且，现有的探测器在使用时，需要工作人员到现场进行实地探测操作，探测困难，使用不方便。

实用新型内容

本实用新型是为了克服现有技术中的不足之处，提供一种反射镜片之间的接缝小，测量精度高，能实现自动控制的宇宙线τ中微子探测器。

本实用新型通过下述技术方案实现：

一种宇宙线τ中微子探测器，包括探测器底盘部分，所述底盘上设置有探测器箱体，在箱体的前端和后端分别设置有门，其特征在于，所述探测器箱体内通过球面反射镜支架固定有球面反射镜，所述球面反射镜由多片六边形反射镜片组成；在箱体前端门的内侧通过支架设置有光电倍增管阵列和电子学部分，所述光电倍增管阵列和电子学部分包括多个光电倍增管、滤波器、光电转换器和逻辑可编程门阵列，球面反射镜反射的紫外线照射到多个光电倍增管上，每个光电倍增管的阳极分别与高压源连接，每个光电倍增管的数据输出端与滤波器、光电转换器依次连接，多个光电转换器的数据输出端分别与逻辑可编程门阵列连接，所述逻辑可编程门阵列的每个积分信号输出端分别与缓存器连接，所述缓存器通过光纤与中央处理器连接；在球面反射镜和光电倍增管阵列之前设置有紫外线过滤片。球面反射镜与球面反射镜支架之间弹性连接。球面反射镜采用20面六边形反射镜片组成，球面反射镜曲率半径为4740mm，镜面中心到光电倍增管阵列的距离为曲率半径的一半。

所述箱体的门为集装箱式结构门，门边密封处镶嵌有复合大Y型密封条。

所述箱体的前门通过液压传动系统与油泵连接，所述油泵与油箱连接；所述箱体内固定有信号接收器和探测器自动控制电路，中央处理器通过信号接收器与探测器自动控制电路连接。

所述探测器自动控制电路包括主电路和控制电路，所述主电路中油泵电机M分别与热继电器KH1的主触点、接触器KM1和KM2的主触点连接，接触器的主触点KM1和KM2并联；所述控制电路为：中间继电器C4的线圈与关门指示灯SL2通过右门关闭限位开关L1并联，中间继电器C3的线圈与左门开启完毕限位开关L2串联，油泵电机停止按钮STOP、启动按钮START和油泵电机接触器KM1的线圈串联，油泵启动按钮START与接触器KM1主触点并联，实现自锁；中间继电器C1和C2触点并联、C1触点和C4触点并联、C2触点和C3触点并联后与油泵电机接触器KM2线圈串联，油泵电机接触器KM2主触点与延时继电器T1线圈串联，延时继电器T1触点与继电器C1触点、右门开电磁阀S1形成串联，左门开电磁阀S2和右门开启完毕限位开关L3串联后与右门开电磁阀S1并联，延时继电器T1触点与继电器C2触点、左门关电磁阀S4串联，左门关闭限位开关L4与右门关电磁阀S3串联后与左门关电磁阀S4并联。

在箱体内固定有照明灯，所述照明灯与高压电源通过转换开关互为关联。

所述液压系统的油箱、油缸和管线上分别设置有电伴热带，所述电伴热带通过温控开关和手动阀与电源连接。

本实用新型具有下述技术效果：

1.本实用新型的探测器采用六边形反射镜片组成球面反射镜，各个反射镜片之间的接缝小，探测面积大，空间利用率高，测量精度高。

2.采用液压系统和自动控制电路进行远程自动控制，使用更方便。

3.使用了电伴热系统，更适合于高原地区的恶劣环境，提高了系统抵御严寒的能力。

附图说明

图1为本实用新型宇宙线τ中微子探测器箱体部分的示意图；

图2为光电倍增管阵列和电子学部分的示意图；

图3为电学控制原理图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本实用新型详细说明。

本实用新型宇宙线τ中微子探测器，包括探测器底盘部分，所述底盘上设置有探测器箱体1，在箱体的前端和后端分别设置有门5。探测器箱体部分的示意图如图1所示，探测器箱体1内通过球面反射镜支架固定有球面反射镜2，球面反射镜由多片六边形反射镜片组成。本实施例中，球面反射镜采用20面六边形反射镜片组成，球面反射镜曲率半径为4740mm，镜面中心到光电倍增管阵列的距离为曲率半径的一半。模拟结果表明，这个距离在2305mm时的入射光形成的光斑的一致性是最佳的。

由于探测器工作时需要放置在自然条件较为恶劣的地方，并且箱体内对τ中微子测试的仪器，需要高的清洁度的空间，因此，为了测试仪器的安装和工作，箱体前、后两侧各有两扇大门。为此，采用集装箱式结构门的形式，同时在门边密封处理上采用复合大Y型密封条进行镶嵌。这样既可以使水不能进入，同时通过双层密封也可以有效的阻止风沙、灰尘进入箱体。

在箱体前端门的内侧通过支架设置有光电倍增管阵列和电子学部分3，光电倍增管阵列和电子学部分的示意图如图2所示，所述光电倍增管阵列和电子学部分包括多个光电倍增管、滤波器、光电转换器和逻辑可编程门阵列，球面反射镜反射的紫外线照射到多个光电倍增管上，每个光电倍增管的阳极分别与高压源连接，每个光电倍增管的数据输出端与滤波器、光电转换器依次连接，多个光电转换器的数据输出端分别与逻辑可编程门阵列连接，所述逻辑可编程门阵列的每个积分信号输出端分别与缓存器连接，所述缓存器通过光纤与中央处理器连接。

由于探测器观测的荧光/切伦科夫光的波长在紫外波段，因此要尽量消除其它频率的光的影响，在球面反射镜和光电倍增管阵列之前设置有紫外线过滤片4。安装滤光片还可以避免反射镜镜面受到灰尘的影响降低反射率。

由于是野外观测，温度变化大，球面反射镜镜体与支架间要有弹性来消除温差造成的变形，因此，球面反射镜与球面反射镜支架之间弹性连接，可以选用橡胶等弹性材料连接，以适应野外观测的需要。

由于观测时前门需要经常打开和关闭，为了实现自动控制，所述箱体的前门通过液压传动系统与油泵连接，所述油泵与油箱连接。在箱体内固定有信号接收器和和探测器自动控制电路，中央处理器通过信号接收器与探测器自动控制电路连接。本实施例中的电学控制原理图如图3所示，所述探测器自动控制电路包括主电路和控制电路，所述主电路中油泵电机M分别与热继电器KH1的主触点、接触器KM1和KM2的主触点连接，接触器的主触点KM1和KM2并联，可以实现电机油泵的手动和自动启动控制。所述控制电路为：中间继电器C4的线圈与关门指示灯SL2通过右门关闭限位开关L1并联，中间继电器C3的线圈与左门开启完毕限位开关L2串联，油泵电机停止按钮STOP、启动按钮START和油泵电机接触器KM1的线圈串联，油泵启动按钮START与接触器KM1主触点并联，实现自锁；中间继电器C1触点和C2触点并联、C1触点和C4触点并联、C2触点和C3触点并联后与油泵电机接触器KM2线圈串联，油泵电机接触器KM2主触点与延时继电器T1线圈串联，延时继电器T1触点与继电器C1触点、右门开电磁阀S1形成串联，左门开电磁阀S2和右门开启完毕限位开关L3串联后与右门开电磁阀S1并联，延时继电器T1触点与继电器C2触点、左门关电磁阀S4串联，左门关闭限位开关L4与右门关电磁阀S3串联后与左门关电磁阀S4并联。

为了便于夜间操作，在箱体内固定有照明灯，所述照明灯与高压电源OP通过转换开关SK互为关联，使两者不能同时工作。转换开关SK实现照明与高压电源之间的开关转换。

为了适应于寒冷地区工作的需要，液压系统的油箱、油缸和管线上分别设置有电伴热带，所述电伴热带通过温控开关和手动阀与电源连接。具体电路连接关系如图3所示，本实施例中，接触器C5的常开触点与电伴热手动开关MS、电伴热带组成串联电路，温控开关Tem与接触器C5线圈串联。为了保证液压系统正常工作，在油泵运转前通过电伴热带预先加热油箱、油缸和管线中的油液温度使之达到液压系统工作的允许温度，才能启动油泵。否则油泵不会启动，同时所传递的开、关门信号也不会起作用。这样有效地保护了液压系统正常运转。本着快速、节能、节约、实用的原则我们采用了RAYCHEM公司的自调控伴热线。这种伴热线可提供较高的输出功率，在管道表面温度较低时能在短时间内快速起动，达到需要的温度。当温度达到时，功率会自动降低，从而达到节能的效果。同时还可以补偿电压波动、热量减少及温度变化带来的影响。自调控伴热线自动感应并根据管道的实际情况而自动调节热量。当管道内流体不动或液位高度不同时会自动调节热量，达到管线前后的温度均匀的效果。

本实用新型的探测器通过现有技术中具有拖车功能的底盘部分运输到指定位置，并进行固定、水平调节及箱体仰角调节。

由于本装置只探测UV光，可见光对装置内的敏感元件极其有害，必须在夜间才能开启工作。当需要箱门打开时由主控电脑发出一个指令信号，传入到装置内的接收器上。接收器输出一个信号给到时间继电器启动油泵，经过适当的延长时间，使油泵充分运转达到使用压力后，时间继电器闭合给开门电磁阀一个信号，打开相应的门。当门打开到极限位置时会触动限位开关，闭合发出指令信号使左门打开，当左门打开到极限位置时触动限位开关，发出停止信号使油泵停止运转。同时也会发出一个信号使开门指示灯亮起，该信号也可反馈到主控电脑显示门以开启完毕。表示门已开启完毕达到工作要求。至此完成一个工作循环。

具体控制过程如下：

手动按下启动按钮START，接触器KM1通电，通过接触器KM1触点自锁，油泵电机启动。

开门控制：整个箱门控制通过中央处理器发送信号实现。当需要箱门打开时，中央处理器发出一个指令信号，传入到装置内的接收器上(串口控制器)，接收器发出一个12V电源信号到C1线圈，C1线圈得电后，所有C1常开触点闭合，接通线圈KM2，通过KM2的触点接通延时继电器T1，经过设定的延时时间后，右门开电磁阀S1供电，这时右门开始打开，当右门完全打开时，接通右门上的左门开电磁阀开关L3，左门电磁阀S2供电，左门开始打开，当左门完全开启完毕时，触动左门开启完毕限位开关L2，接通电磁线圈C3，C3的常闭触点断开，断开油泵电机，这时这个箱体门完全打开。

关门控制：同样由电脑发出指令信号，传入到接收器上，接收器发出一个12V电源信号到C2线圈，C2线圈得电后，所有C2常开触电闭合(在开门状态时，继电器C4为闭合状态)，线圈KM2接通；通过KM2的触点闭合，油泵电机启动，通过延时继电器T1闭合，左门电磁阀S1通电，左门开始关闭，当左门完全关闭时，触动右门关闭限位开关L4，右门电磁阀S2供电，右门开始关闭，当右门完全关闭的时候接触右门关闭限位开关L1，这时断开C4继电器，C4触点断开，接触器KM2断电，油泵电机停止。从而完成这个开关门过程。

电伴热的控制分为手动和自动，在夏季不用的时候，关闭电伴热的手动按钮。在冬季需要加热的时候，打开手动按钮后，电伴热处于自动状态，根据设定的温度自动调节。

尽管参照实施例对所公开的涉及一种宇宙线τ中微子探测器进行了特别描述，以上描述的实施例是说明性的而不是限制性的，在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，所有的变化和修改都在本实用新型的范围之内。

Claims (8)

1、一种宇宙线τ中微子探测器，包括探测器底盘部分，所述底盘上设置有探测器箱体，在箱体的前端和后端分别设置有门，其特征在于，所述探测器箱体内通过球面反射镜支架固定有球面反射镜，所述球面反射镜由多片六边形反射镜片组成；在箱体前端门的内侧通过支架设置有光电倍增管阵列和电子学部分，所述光电倍增管阵列和电子学部分包括多个光电倍增管、滤波器、光电转换器和逻辑可编程门阵列，球面反射镜反射的紫外线照射到多个光电倍增管上，每个光电倍增管的阳极分别与高压源连接，每个光电倍增管的数据输出端与滤波器、光电转换器依次连接，多个光电转换器的数据输出端分别与逻辑可编程门阵列连接，所述逻辑可编程门阵列的每个积分信号输出端分别与缓存器连接，所述缓存器通过光纤与中央处理器连接；在球面反射镜和光电倍增管阵列之前设置有紫外线过滤片。

2、根据权利要求1所述的宇宙线τ中微子探测器，其特征在于，球面反射镜与球面反射镜支架之间弹性连接。

3、根据权利要求1所述的宇宙线τ中微子探测器，其特征在于，球面反射镜采用20面六边形反射镜片组成，球面反射镜曲率半径为4740mm，镜面中心到光电倍增管阵列的距离为曲率半径的一半。

4、根据权利要求1所述的宇宙线τ中微子探测器，其特征在于，所述箱体的门为集装箱式结构门，门边密封处镶嵌有复合大Y型密封条。

5、根据权利要求4所述的宇宙线τ中微子探测器，其特征在于，所述箱体的前门通过液压传动系统与油泵连接，所述油泵与油箱连接；所述箱体内固定有信号接收器和探测器自动控制电路，中央处理器通过信号接收器与探测器自动控制电路连接。

6、根据权利要求5所述的宇宙线τ中微子探测器，其特征在于，所述探测器自动控制电路包括主电路和控制电路，所述主电路中油泵电机M分别与热继电器KH1的主触点、接触器KM1和KM2的主触点连接，接触器的主触点KM1和KM2并联；所述控制电路为：中间继电器C4的线圈与关门指示灯SL2通过右门关闭限位开关L1并联，中间继电器C3的线圈与左门开启完毕限位开关L2串联，油泵电机停止按钮STOP、启动按钮START和油泵电机接触器KM1的线圈串联，油泵启动按钮START与接触器KM1主触点并联，实现自锁；中间继电器C1和C2触点并联、C1触点和C4触点并联、C2触点和C3触点并联后与油泵电机接触器KM2线圈串联，油泵电机接触器KM2主触点与延时继电器T1线圈串联，延时继电器T1触点与继电器C1触点、右门开电磁阀S1形成串联，左门开电磁阀S2和右门开启完毕限位开关L3串联后与右门开电磁阀S1并联，延时继电器T1触点与继电器C2触点、左门关电磁阀S4串联，左门关闭限位开关L4与右门关电磁阀S3串联后与左门关电磁阀S4并联。

7、根据权利要求5所述的宇宙线τ中微子探测器，其特征在于，在箱体内固定有照明灯，所述照明灯与高压电源通过转换开关互为关联。

8、根据权利要求5所述的宇宙线τ中微子探测器，其特征在于，所述液压系统的油箱、油缸和管线上分别设置有电伴热带，所述电伴热带通过温控开关和手动阀与电源连接。

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