液体闪烁体(简称“液闪”)探测器因其成本效益高而被广泛应用于中微子探测。液闪探测器利用带电粒子激发的闪烁光来测量粒子的相关信息,并通过粒子径迹推断其运动方向。对于能量较低导致径迹过短的粒子,液闪探测器探测到的闪烁光子数量...液体闪烁体(简称“液闪”)探测器因其成本效益高而被广泛应用于中微子探测。液闪探测器利用带电粒子激发的闪烁光来测量粒子的相关信息,并通过粒子径迹推断其运动方向。对于能量较低导致径迹过短的粒子,液闪探测器探测到的闪烁光子数量远超切伦科夫光子数量(约高出两到三个数量级),因此利用切伦科夫光确定粒子运动方向极为困难,相关研究多集中于低光产额的液闪实验。对于高光产额的液闪实验,如Borexino、KamLAND和江门中微子实验(JUNO),在这方面的研究较少,尤其是在深度学习的应用方面。因此,探究深度学习在此领域的潜力具有重要意义。本工作开发了一种基于卷积神经网络(Convolutional Neural Network,CNN)的深度学习模型CRCP(Cherenkov Ring Center Predictor)用于液闪探测器点粒子运动方向重建,并与基于拟合的方法进行了效果对比。研究表明深度学习算法具有较好的重建方向能力。本工作可用于江门中微子实验、萨德伯里中微子观测站(SNO+)实验和慢液闪方案的锦屏中微子实验,以提高探测器对太阳中微子相关的本底的压低能力。展开更多
文摘本文详述了自主研发的一种新型液体闪烁体探测器。该探测器的灵敏体积由一个圆柱体和一个圆台拼接而成,因此使得最大直径为3 in的液体闪烁体可以通过圆台能够与1.5 in光电倍增管进行直接对接,无需额外光导。为了选取圆台的最佳倾斜角度,首先利用Geant4模拟软件对不同圆台倾斜角度的探测器光收集效率进行模拟,然后制作角度分别为30°、45°和60°的探测器进行最佳角度的实验验证。实验首先使用22Na和60Coγ源对探测器进行能量刻度并进行光收集效率对比,在误差范围内实验测得的光收集效率随角度的变化规律与模拟结果基本一致,即随着斜面角度的增大,光的收集效率逐渐增高,并且随着角度增大光收集效率的增加越来越快。然后使用252Cf中子源对其中子γ甄别性能进行测试,并基于电荷比较法计算出相同能量阈值下的FOM(Figure of Merit)值,计算结果表明,随着液闪探测器光收集效率的提升,其中子γ甄别性能也得到增强。
文摘液体闪烁体(简称“液闪”)探测器因其成本效益高而被广泛应用于中微子探测。液闪探测器利用带电粒子激发的闪烁光来测量粒子的相关信息,并通过粒子径迹推断其运动方向。对于能量较低导致径迹过短的粒子,液闪探测器探测到的闪烁光子数量远超切伦科夫光子数量(约高出两到三个数量级),因此利用切伦科夫光确定粒子运动方向极为困难,相关研究多集中于低光产额的液闪实验。对于高光产额的液闪实验,如Borexino、KamLAND和江门中微子实验(JUNO),在这方面的研究较少,尤其是在深度学习的应用方面。因此,探究深度学习在此领域的潜力具有重要意义。本工作开发了一种基于卷积神经网络(Convolutional Neural Network,CNN)的深度学习模型CRCP(Cherenkov Ring Center Predictor)用于液闪探测器点粒子运动方向重建,并与基于拟合的方法进行了效果对比。研究表明深度学习算法具有较好的重建方向能力。本工作可用于江门中微子实验、萨德伯里中微子观测站(SNO+)实验和慢液闪方案的锦屏中微子实验,以提高探测器对太阳中微子相关的本底的压低能力。
