LHAASO-WFCTA球面反射镜反射率测量系统的研制.pdf

摘要

摘要

宇宙线探测实验中所采用的大气切伦科夫光望远镜，为了收集更多的切伦科

夫光，通常需要安装大口径的反射镜。在宇宙线探测和分析过程中，望远镜反射

镜反射率将直接影响切伦科夫光的测量。高海拔宇宙线观测站（LHAASO）中，共

有18台切伦科夫望远镜。虽然生产厂家提供了反射镜的反射率参数，但是反射

镜在长期使用中会因为老化或者磨损导致反射率会有不同程度的衰减。不同波长

的光、不同的时间、同阵列下不同的望远镜的反射率也存在差异，出厂参数远远

不能满足切伦科夫望远镜光子数长期准确测量的需求。因此球面反射镜的反射率

测量和长期监测不可或缺。

我们研发了一套球面反射镜反射率测量系统，该系统由光源和测量反射光强

值的测量仪器组成。用已知反射率的标准反射镜作为辅助，通过标准反射镜和球

面反射镜的相对光强比值，将标准反射率传递到球面反射镜上。另外，我们还针

对高原的特殊环境对我们的系统做了相应的优化，引入了距离探测器可以现场控

制入射角度；加装了温度传感器，以应对高原环境变化对测量的影响，方便后续

测量数据的修正。整套探测系统重量较轻，结构简单，方便移动和户外搭建。首

先在实验室利用上述系统对标准样品进行了详细测量和比对，并与参考值进行了

对比，结果符合预期。然后在高原环境下通过该系统对18台望远镜内部球面反

射镜405nm和520nm波长反射率进行精准测量。

望远镜内部的球面反射镜由25片子反射镜组成整个曲面反射面，面积约5.2

平方米。对同一望远镜，选择了175个不同位置对反射率进行测量，单点的反射

率最大相差约10%。结果表明，相较于出厂的原始反射率，由于长期运行，反射

镜表面镀膜氧化和灰尘堆积的影响，第一批开始运行的1到7号望远镜反射镜反

射率下降较多。因为灰尘自然沉降的影响，对长波长的光，反射镜的反射率下降

更明显，均值从出厂时的88%左右下降到74%左右，而短波长的反射率下降并不

明显。同时，由于望远镜运行方式和俯仰角度等因素，各个子反射镜堆积灰尘的

速度不同，导致各波长下球面反射镜的反射率会随着高度变化，子反射镜的高度

越低，反射率相较出厂时下降更多。本文在传统反射率测量方法的基础上，研发

I

阜阳师范大学硕士学位论文

了一套针对高海拔野外恶劣环境下，大面积反射镜的反射率测量系统。该系统结

构简单，方便搭建，操作容易，可在野外实现不同入射角度的反射率测量，克服

了野外温度变化对测量精度的影响。贡献在于，解决了高原野外环境下大面积反

射镜反射率测量困难的问题，多波长反射率的测量结果为宇宙线的精确测量提供

了可靠的数据支撑。

关键词：宇宙线；反射率；球面反射镜；切伦科夫光；探测器

II

ABSTRACT

ABSTRACT

InordertocollectmoreCherenkovlight,theatmosphericCherenkovtelescope

usedinthecosmicraydetectionexperimentusuallyneedstoinstallalargeaperture

mirror.Intheprocessofcosmicraydetectionandanalysis,thereflectanceoftelescope

mirrorwilldirectlyaffectthemeasurementofCherenkovlight.Thereare18Cherenkov

telescopesattheLargeHighAltitudeAirShowerObservatory(LHAASO).Although

thereflectanceparametersofthereflectorareprovidedbythemanufacturer,the

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