[实用新型]一种宇宙射线径迹演示仪

说明书

技术领域

本实用新型涉及利用塑料闪烁体和光电处理模块演示次级带电宇宙射线径迹的装置，尤其涉及一种宇宙射线径迹演示仪。

背景技术

次级宇宙射线是初级宇宙射线与大气相互作用产生的，在海平面上每平方米每秒钟大约有100个带电粒子穿过。这些粒子肉眼无法看到，且与物质的相互作用很弱。直观地向大众演示宇宙射线的存在，可以提升人们对宇宙学、粒子物理和地球环境等的认识。目前，在科学研究实验室中，已经可以很好的测量宇宙射线的径迹。但是实验室中的设备复杂，且便携性较差。然而在学校、科普展览等场所尚缺乏能够便携、有效的演示次级宇宙射线的径迹装置。

发明内容

本实用新型的目的是为了克服现有技术中存在的问题，提供一种宇宙射线径迹演示仪。

本实用新型的一种宇宙射线径迹演示仪，它包括塑料闪烁体阵列、光电倍增管阵列和光电倍增管高压底座，所述塑料闪烁体阵列设置于塑料闪烁体阵列支撑板之中；所述光电倍增管阵列设置于光电倍增管支撑板之中；所述光电倍增管高压底座通过信号导线与PCB电路板上的发光二极管阵列对应连接；所述光电倍增管高压底座、光电倍增管支撑板和塑料闪烁体阵列支撑板通过四根连杆与底板固定。

所述塑料闪烁体阵列、光电倍增管阵列和光电倍增管高压底座在二维平面上排列的横截面位置一致。

所述塑料闪烁体阵列的每块闪烁体的横截面为正方形，边长为1-2.5 cm²，塑料闪烁体阵列为多个闪烁体排列形成的多维阵列。

本实用新型与现有技术相比具有以下优点：

1、本实用新型结构简单，便于安装携带。

2、本实用新型直观演示宇宙射线的存在和宇宙射线径迹功能，有利于帮助人们直观的感受那些看不到摸不着的宇宙射线。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为本实用新型电路控制原理示意图。

图中：1—连杆 2—底板 3—塑料闪烁体阵列 4—光电倍增管阵列 5—光电倍增管高压底座 6—信号导线 7—发光二极管阵列 8—PCB电路板 9—光电倍增管支撑板 10—塑料闪烁体阵列支撑板。

具体实施方式

如图1的一种宇宙射线径迹演示仪，它包括塑料闪烁体阵列3、光电倍增管阵列4和光电倍增管高压底座5，塑料闪烁体阵列3设置于塑料闪烁体阵列支撑板10之中；光电倍增管阵列4设置于光电倍增管支撑板9之中；光电倍增管高压底座5通过信号导线6与PCB电路板8上的发光二极管阵列7对应连接；光电倍增管高压底座5、光电倍增管支撑板9和塑料闪烁体阵列支撑板10通过四根连杆1与底板2固定。所述塑料闪烁体阵列3、光电倍增管阵列4和光电倍增管高压底座5在二维平面上排列的横截面位置一致。塑料闪烁体阵列3的每块闪烁体的横截面为正方形，边长为1-2.5 cm²，塑料闪烁体阵列3为多个闪烁体排列形成的多维阵列。

光电倍增管高压底座5是由低压直流电源驱动的Cockcroft–Walton型的管座。从管座上输出的模拟信号通过导线连接到PCB电路板上。PCB电路板的一面是处理电路，另一面是LED阵列。

如图2所示光电倍增管阵列4的光电倍增管输出的模拟信号，经过一个甄别器转化为数字信号，甄别器输出的数字信号分为两路，一路经过一个延迟电路后连接到一个与门，另一路输入到一个逻辑可编程门阵列（FPGA）中；逻辑可编程门阵列（FPGA）中以200 M的频率扫描每一个输入端，当任何一个输入端检测到一个数字信号的上升沿时，则以这个时间为起点，开启一个500 ns的窗口；在这个500 ns的窗口内，如果在其它输入端也检测到有效的数字信号，且检测到的数字信号不小于三个的情况下，逻辑可编程门阵列（FPGA）输出一个数字信号；逻辑可编程门阵列（FPGA）输出的数字信号，分别输入到每一个与门当中，逻辑可编程门阵列（FPGA）的输出信号与延迟电路中信号符合为真时，与门输出一个逻辑高电平用用来点亮相应的LED灯。该设备的操作非常简单，只需要接通电源的情况下，当带电宇宙射线穿过探测器阵列时，与击中的闪烁体单元相应的发光二极管（LED）被点亮，可以看到被点亮的LED所形成的径迹，就是直观地完成了宇宙射线径迹的演示。

以上为本实用新型较佳的实施方式，本实用新型所属领域的技术人员还能够对上述实施方式进行变更和修改，因此，本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，凡是本领域技术人员在本实用新型的基础上所作的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本实用新型的保护范围。