LHAASO工程電磁粒子探測器實驗研究進展1.內容KM2A-ED的實驗要求ED優化設計與性能研究原型/定型陣列實驗進展總結與展望2.

KM2A-ED的實驗要求KM2A研究目標:〔1〕發現河內宇宙線源；〔2〕北天區掃描研究高能伽馬輻射〔10TeV—PeV〕；對河內50TeVγ源的靈敏度到達1%Crab〔3〕宇宙線物理〔幾十TeV—100PeV〕等KM2A實驗陣列：〔1〕5635個ED；〔間距15米〕〔2〕1221個MD〔間距30米。總面積超過4萬平方米〕；〔3〕探測器呈品字型均勻分布在半徑為635米的區域內。3.ED探測原初粒子引發的EAS前鋒面上的次級粒子數密度和到達時間的信息。ED的實驗指標要求：〔1〕電磁粒子：μ±、e±、γ。覆蓋5mm鉛板，閾能5MeV以上。〔2〕有效面積：1m×1m；。〔3〕探測效率：>95%;〔4〕探測粒子數動態范圍：25%@單粒子—5%@10000個粒子；對應的光電子數范圍：20p.e.~2×105p.e.〔5〕時間分辨：<2ns；〔6〕單道計數率：<1.5kHz@4×105；〔7〕高海拔野外運行〔0.6atm,年溫差變化：±25℃；紫外線輻照強度大〕，超過10年的使用時間等。ED研究內容：〔1〕各組分的選型；〔2〕組裝工藝與性能穩定性；〔3〕陣列實驗的運行與數據分析等當前目標：優化完善ED設計，到達LHAASO工程初步設計報告的要求，為未來工程進展提供保證。4.2.ED的優化設計與性能研究〔1〕探測靈敏單元的結構塑閃臨界使用壽命的標定探測靈敏單元:光纖嵌入閃爍體Tile，再依次內里到外包裹一層Tyvek膜和避光黑布。Tile尺寸：25cm×25cm×2cm，8grooves；光纖：BCF92〔1.5mm，3.2m〕；5.〔2〕光電倍增管選型及分壓器設計指標參數要求能譜響應（350nm—600nm）平均量子效率>10%增益4×105不均勻性<10%暗噪聲計數率<1.5kHz陽極最大線性電流>50mA（非線性<5%）增益的變化<3%(磁屏蔽層)<5%（高壓影響）候選管型：XP2021B、XP2072、R11102/CR284；山東大學合作組承擔批量PMT測試任務XP2021型分壓器設計“陽極+DY6〞雙重讀出6.單光電子峰高壓響應Gain4×105Anode25.6mA/200粒子Dynode>9mA/10000粒子面向批量使用的分壓器完善設計工作正在深入展開Anode/DY6～1307.〔3〕電源及監測系統河北師范大學合作組承擔電源系統的選型與批量測試“直流源+高壓模塊+單片機監控〞高壓輸出：溫度系數為0.01%/oC；紋波系數為0.01%〔4〕電子學系統等測量ED的脈沖電荷量和到達時間信息。高能所實驗物理中心負責。基于以太網的亞納秒精度定時分布系統將參考頻率及絕對時間標準分布到每一個探測器讀出電子學前端，使得所有FADC都同步采樣，時鐘頻率及相位對齊，且所有數據時間戳誤差保證小于1ns。清華大學合作組負責該工程。8.(3)ED的組裝工藝及性能測試1234ST-401型探測靈敏單元（25cm×25cm×2cm;表面8個光纖槽

）標準光纖研磨工藝；檢驗探測靈敏單元之間的一致性;外殼的設計；整體組裝及性能測試等9.單根光纖之間的不一致性小于7%；單個探測靈敏單元上測試光纖束〔4根〕的不一致性小于2.4%；近200塊ST-401型探測靈敏單元的不一致性約為10%；單粒子測試時，探測靈敏單元平均光電子數超過20p.e.。探測靈敏單元光電倍增管電源系統10.ED樣機的性能測試選擇單muon入射事例的實驗結果：不同位置的不一致性約為10%；平均收集光電子數為20；幅度分辨率小于23%；時間分辨：2.0ns；探測效率超過95%。上述結果說明ED根本到達實驗指標要求。山東大學合作組承擔ED整體性能掃描任務11.ED原型樣機陣列實驗與ARGO-YBJ實驗的復合運行：2021.10—2021.11。觸發方式：42選5，事例率約為45Hz，數據量：1.5GB/day。與ARGO數據的符合成功率到達95%，實驗結果得到ARGO-YBJ實驗結果的檢驗，也證實了KM2A陣列設計的可靠性。原型/定型陣列實驗進展12.探測器運行的長期穩定性利用KM2A-ED原型樣機陣列實驗近兩年的數據得到的月影結果（顯著性達到5.8σ）13.ARGOHallKM2AArray定型陣列實驗的籌備與進展〔1〕新ED性能的檢驗；〔2〕基于以太網的亞納秒精度定時分布系統的使用與檢驗；〔3〕新的電子學系統和DAQ系統的檢驗；〔4〕探測器陣列的標定和數據分析工作等羊八井站區，建設時間為今年5、6月份。陣列規模：42個ED和2個MD。總的覆蓋面積約為82.5m×78m。14.總結與展望〔1〕ED定型工作進入完善設計階段，其性