新葡的京集团官网天文探测技术团队在中国空间站高能宇宙辐射探测设施(HERD)科学载荷技术研制中,承担穿越辐射探测器(TRD)的研制,所研制的TRD原型样机在德国电子同步回旋加速器提供的电子束流进行测试,测试结果与理论预期一致,该工作的论文被《Journal of Instrumentation》期刊接收发表。
HERD是未来中国空间站上的天体物理载荷,主要通过测量宇宙线来搜寻暗物质信号、研究邻近天体源对宇宙线的贡献等。能量作为宇宙线测量的一个基本物理量,其测量精度直接影响着测量的可靠性。目前,由于加速器技术的限制,对于探测器的能量刻度最高只能到几百GeV,而更高能区的刻度则是通过蒙卡外推,这存在着很大的不确定性。TRD利用穿越辐射与粒子种类无关的特性,可以实现在轨TeV能区的能量交叉标定,扩展地面刻度的能量上限,提高TeV及以上能区的能量测量精度。该工作主要是对TRD原型样机进行穿越辐射响应测试,通过地面束流测试来研究TRD的性能,为TRD在轨能量标定及TRD载荷的研制提供指导。
该论文主要测试了动量从1.0至5.6 GeV/c电子的穿越辐射信号,从1.0 GeV/c开始直至约3.0 GeV/c,穿越辐射信号强度随电子动量呈线性增长,该电子能区对应的洛伦兹因子即是TRD在轨的能量标定能区。3.0 GeV/c以上,TR信号强度趋于饱和,该测试结果与理论预期一致。该测试结果对TRD进行TeV能区的能量标定奠定了基础,对TRD标定能区的选择、蒙特卡洛模型的构建、在轨标定的系统误差分析以及标定精度研究提供了参考。
图(a)不同材料辐射的可探测TR光子数量与箔厚度的关系;
(b)TRD的响应曲线。
论文题目:Monte Carlo simulation of HERD side-on transition radiation detector prototype
论文作者:代聪(硕士生),刘宏邦(通信作者),徐明(中国科学院高能物理研究所),封焕波(博士生),谢斐(教授),刘熙文(博士生),黄永波(助理教授),陆翔,董永伟(中国科学院高能物理研究所),梁恩维(教授)
论文连接:https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1748-0221/18/03/P03045/meta