我国自主研发光电倍增管 探究微观粒子不再受制
来源:导弹网 发表于2019-07-06 15:03:32 编辑:康熙
摘要: 四川稻城海子山,平均海拔4410米。曩昔人迹罕至的当地,一个方圆1.36平方公里的勘探阵列正在赶紧设备,近万个勘探器将一探世纪之谜高能世界线来源。

四川稻城海子山,平均海拔4410米。曩昔人迹罕至的当地,一个方圆1.36平方公里的勘探阵列正在赶紧设备,近万个勘探器将一探世纪之谜——高能世界线来源。

6月19日,国家严重科技基础设施高海拔世界线观测站,进入会集设备阶段。我国自主研发的2270只高时刻分辨率的光电倍增管将在该体系中发挥要害作用。

与此同时,千里之外的江门中微子测验基地也迎来了10000只国产20英寸微通道板型光电倍增管,其勘探功率均值抵达30%以上,成功逾越国外同类产品水平。

光电倍增管是高能物理试验的要害通用部件,被称作中微子试验中技能含量最高、最要害的器材之一。现在,我国已打破世界同行的独占,成功研宣布世界一流的高功能20英寸微通道板型光电倍增管,处理了我国大科学工程的“卡脖子”问题,推进真空光电勘探器材工业的自主可控高质量开展。

几乎化为乌有的大科学工程

广东江门开平市,地下700米深处。

这儿正在建造一座巨型地下中微子勘探试验室,宛如科幻大片中的未来世界:一个直径35米球形的勘探器,内部是2万吨通明的液体闪耀体,外部直径为40米的钢结构上装有20000只20英寸和25000只3英寸光电倍增管,上述构成的勘探器浸没在直径为43米的圆柱体内。

当中微子进入球形勘探器,在线性烷基苯为主的液体闪耀体中,就会以极小的概率发作β衰变,宣布极端弱小的光。而球形勘探器外部的光电倍增器就像“扩大镜”,及时捕捉到弱小的光并转化为电信号扩大输出,才干勘探到鬼魂般中微子的行迹。

中微子是个神秘莫测的家伙。最早,人类以为构成物质世界的最小单位是原子。到20世纪初,科学家们发现,原子是由质子、中子和电子构成。现在,人们又知道,更小的根本粒子是夸克和轻子。中微子就归于轻子。

十几年前,中国科学院院士、中国科学院高能物理研讨所所长王贻芳有了一个斗胆的主意,选用国产20英寸光电倍增管建造江门中微子试验基地,并提出了新式光电倍增管的专利设计方案。

可是,完成这个主意好像比研讨中微子愈加困难。其时,国内仅能出产2英寸以下小尺度光电倍增管,本钱上不行承受,功能上也距要求甚远。

“日本滨松公司独占了全球90%以上的光电倍增管市场份额,高端产品对国内彻底技能封闭。”北方夜视技能股份有限公司南京分公司总经理孙建宁无法地说道。

假如国内不能出产大尺度、高功能光电倍增管,悉数都将受制于人。

“外行人”另辟蹊径完成反超

2019年,我国在大亚湾建造中微子试验室。所用到的2000多只8英寸光电倍增管,悉数由美国协作者从滨松公司购买。

与之比较,上世纪80年代,日本神冈中微子试验室选用的是滨松公司20英寸光电倍增管。该试验室投入使用以来,诞生了两项诺贝尔物理学奖。

工欲善其事,必先利其器。20英寸光电倍增管成为我国大科学工程有必要霸占的堡垒。

2019年,由中国科学院高能物理研讨所牵头,北方夜视技能股份有限公司、中科院西安光学精密机械研讨所、中核控制体系股份有限公司和南京大学等组成大尺度微通道板型光电倍增管产学研协作组。

通过4年攻关,成功研宣布适用于大科学工程设备中微子勘探用20英寸高功能微通道板型光电倍增管。该产品归纳功能抵达世界先进水平,其间部分目标逾越世界同行。

“进步光电倍增管的勘探功率是最中心的技能之一,它包括量子功率和搜集功率两个要素。比较日本现在选用的传统金属打拿极型光电倍增管倍增方法,咱们选用微通道板作为电子倍增体系来完成电子扩大,电子搜集功率抵达98%以上,然后确保在量子功率根本适当的情况下,勘探功率逾越日本同类产品。”孙建宁介绍,他们还研发了世界上最大的高真空搬运设备,还研讨了一系列进步产品技能目标的新技能,比如低放射性本底技能,高增益、长寿命等。

“升级版”光电倍增管已面世

不同于研讨中微子,海子山上的LHAASO观测站,瞄向的是世界线来源。

世界线携带着世界来源、天体演化等微观信息,是传递“世界大事件”的信使。自1912年世界线被发现以来,人类一直没有发现它的来源,成为“世纪之谜”。

中国科学院高能物理研讨所副研讨员高博介绍说,LHAASO观测站中心是一个“大水池”——包括3000个勘探单元的切伦科夫勘探器。高时刻分辨率的光电倍增管要对单光子等级的光信号进行研讨,捕捉进入水池上空大气的每一个高能伽马射线的踪影,然后研讨高能世界线的发生机制。

2019年6月,我国自主研发的高时刻分辨率20英寸微通道板型光电倍增管正式诞生,其具有渡越时刻离散小、时刻一致性好、暗噪声小等特色。2019年9月,北方夜视技能股份有限公司成功中标LHAASO项目大尺度光电倍增管悉数订单。

“在20英寸微通道板型光电倍增管的技能基础上,咱们依据天体勘探,也便是LHAASO项目的需求,研宣布了高时刻分辨率的光电倍增管。”孙建宁介绍,时刻分辨率是对光信号抵达光电倍增管时刻的丈量精度,时刻分辨率越高,就能对伽马射线的方向丈量越准确。

 

我国自主研发光电倍增管 探究微观粒子不再受制于人

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