CN106772547B - 一种中微子探测装置中中心探测器的制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种中微子探测装置中中心探测器的制备方法是将撑杆的一端与外部网壳相铰接，另一端上设置有大于等于3根的撑杆分支，所述撑杆分支与撑杆焊接或铰接固定连接；所述支撑分支插入球头座中，所述球头座设置于附加有机玻璃上的橡胶垫上。有益效果在于：解决了传统技术制造中心探测器内部结构时，存在的内部结构中有机玻璃预应力受力大且集中的技术缺陷；利用本发明制造的中心探测器，有效增加了结构的冗余度，使得在单根撑杆发生破坏时，整个结构不会立刻失效，提高了抗倒塌性能，能够防止出现连续性倒塌，降低安全隐患；利用该方法制造的中心探测器具有寿命长、制造简单的特点。
Description
技术领域
本发明属于中微子探测领域中的探测设备技术，尤其涉及一种中微子探测装置中中心探测器的制备方法。
背景技术
物质世界中最基本的粒子有12种，包括6种夸克、3种带点轻子和3种中微子。中微子是一种穿透性非常强的粒子，以至于它能轻松穿过地球而不留下任何痕迹。因此它极难探测，被科学界成为“鬼”粒子。
目前世界各国在中微子探测的领域进行了越来越深入的研究。其中，中心探测器是中微子实验的核心部件，用于捕捉核反应堆产生的中微子，中心探测器整体形状为球形，通过一定的支撑形式固定于水池底部或者侧面。
中心探测器整体分为内层结构和外层结构，内层结构和外层结构之间通过撑杆相连接，其中撑杆的一端铰接在外层结构上，另一端设置于内层结构的外表面上，撑杆与内层结构的有机玻璃球壳之间设置橡胶垫。其中，外层结构为不锈钢网壳，内层结构为有机玻璃球壳，有机玻璃球壳内承装液闪，液闪的密度为，收集光信号的PMT（photomultipliertube，光电倍增管）密布在中心探测器的外层结构上，外层结构除了要作为PMT的支撑载体，还要为内层有机玻璃球提供支撑。
由于内层结构和外层结构之间以及外层结构和水池之间均有屏蔽液体超纯水，而内层结构中承装密度为的液闪，由于液闪与超纯水的密度不同产生压力差，使得探测器在运行状态之下会产生整体向上的浮力。由此整个探测器结构中有机玻璃承受了一定的应力，而有机玻璃应力最大处出现在撑杆节点处，有机玻璃应力大小与撑杆轴力大小密切相关。如果有机玻璃在使用中出现破裂，液闪漏出，整个探测器结构失效，导致实验失败。
在中心探测器结构指标中，撑杆轴力是其中重要的控制指标，在保证结构刚度的同时，降低撑杆轴力，增大网壳有机玻璃节点的安全性。本发明的目的找到一种增加有机玻璃节点的安全性的方法或结构设计。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提出了一种中微子探测装置中中心探测器的制备方法，利用该方法制造的中心探测器具有寿命长、制造简单的特点。
一种中微子探测装置中中心探测器的制备方法，具体包括：
步骤一：预制有机玻璃球壳
制备中心探测器的有机玻璃球壳，并在有机玻璃球壳中封装液闪；
步骤二：预制中心探测器内部结构
将有机玻璃球壳外表面均匀划分呈若干等大小的圆弧片；按照圆弧片大小及弧度定制附加有机玻璃块；
绕附加有机玻璃块中心点360圆周方向上设置有大于等于3个的上窄下宽的凹形孔；
在所述凹形孔内设置有相匹配的凹形橡胶垫，所述橡胶垫凹槽内设置有球头座；
将附加有机玻璃聚合固定于有机玻璃的外表面上形成中心探测器内部结构；
步骤三：预制中心探测器外部结构
制备与有机玻璃球壳相匹配的半球面形不锈钢网壳；
步骤四：预制连接杆
所述连接杆用于连接固定不锈钢网壳与有机玻璃球壳；
使用合金预制成连接杆，所述连接杆包括撑杆和撑杆分支，所述撑杆分支与撑杆焊接或铰接固定连接；
所述撑杆一端顶点处360度圆周方向上均匀设置有大于等于3根的撑杆分支；所述撑杆分支数量与单块附加有机玻璃上的凹形孔数量相同；
所述支撑分支一端设置有一定的弯曲弧度，所述弯曲弧度角为135度至180度之间；
步骤六：合成中心探测器
所述连接杆一端铰接于不锈钢网壳上，设置有撑杆分支的另一端插入中心探测器内部结构的球头座中；
采用卡扣将两个半球面形的不锈钢网壳连接固定；
步骤七：
在合拢的不锈钢网壳上设置光电倍增管，并按常规工艺连接组合即可。
本发明的有益效果在于：解决了传统技术制造中心探测器内部结构时，存在的内部结构中有机玻璃预应力受力大且集中的技术缺陷；利用本发明制造的中心探测器，有效增加了结构的冗余度，使得在单根撑杆发生破坏时，整个结构不会立刻失效，提高了抗倒塌性能，能够防止出现连续性倒塌，降低安全隐患；利用该方法制造的中心探测器具有寿命长、制造简单的特点。
附图说明
图1利用本发明所述一种中微子探测装置中中心探测器的制备方法制备的中心探测器剖面局部结构示意图；
图中：1撑杆、2附加有机玻璃、3橡胶垫、4球头座、5有机玻璃、6撑杆分支。
具体实施方式
为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
一种中微子探测装置中中心探测器的制备方法，具体包括：
步骤一：预制有机玻璃球壳
制备中心探测器的有机玻璃球壳，并在有机玻璃球壳中封装液闪；
步骤二：预制中心探测器内部结构
将有机玻璃球壳外表面均匀划分呈若干等大小的圆弧片；按照圆弧片大小及弧度定制附加有机玻璃块，
绕附加有机玻璃块中心点360圆周方向上设置有大于等于3个的上窄下宽的凹形孔；
在所述凹形孔内设置有相匹配的凹形橡胶垫，所述橡胶垫凹槽内设置有球头座；
将附加有机玻璃聚合固定于有机玻璃的外表面上形成中心探测器内部结构；
步骤三：预制中心探测器外部结构
制备与有机玻璃球壳相匹配的半球面形不锈钢网壳；
步骤四：预制连接杆
所述连接杆用于连接固定不锈钢网壳与有机玻璃球壳；
使用合金预制成连接杆，所述连接杆包括撑杆和撑杆分支，所述撑杆分支与撑杆焊接或铰接固定连接；
所述撑杆一端顶点处360度圆周方向上均匀设置有大于等于3根的撑杆分支；所述撑杆分支数量与单块附加有机玻璃上的凹形孔数量相同；
所述支撑分支一端设置有一定的弯曲弧度，所述弯曲弧度角为135度至180度之间；
步骤六：合成中心探测器
所述连接杆一端铰接于不锈钢网壳上，设置有撑杆分支的另一端插入中心探测器内部结构的球头座中；
采用卡扣将两个半球面形的不锈钢网壳连接固定；
步骤七：
在合拢的不锈钢网壳上设置光电倍增管，并按常规工艺连接组合即可形成中心探测器。
图1为利用本发明所述一种中微子探测装置中中心探测器的制备方法制备的中心探测器剖面局部结构示意图，具体为中心探测器的有机玻璃节点结构示意图，具体为：
所述有机玻璃节点结构包括撑杆1、撑杆分支6、附加有机玻璃2、橡胶垫3、球头座4和有机玻璃5；其中，
所述撑杆1的一端与外部网壳相铰接，所述撑杆1的另一端360度圆周方向上均匀设置有大于等于3根的撑杆分支6，所述撑杆分支6与撑杆1焊接或铰接固定连接；
所述附加有机玻璃2上设置有上窄下宽的凹形孔，所述凹形孔内设置有相匹配的凹形橡胶垫3，所述橡胶垫3凹槽内设置有球头座4；
所述球头座4上设置有开孔，所述开孔大于与撑杆分支6直径相匹配；
所述支撑分支6插入球头座4的开孔内；
所述附加有机玻璃2聚合固定于有机玻璃5的外表面上。
为增加支撑杆的抗弯刚度及分散有机玻璃的受应力，将所述支撑分支插入球座端有一定的弯曲，弯曲角度为135度至180度之间。
以上对本发明所提供的一种中微子探测装置中中心探测器的制备方法进行了详细介绍，本文中应用了实施例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。
Claims (1)
1.一种中微子探测装置中中心探测器的制备方法，其特征在于：
步骤一：预制有机玻璃球壳
制备中心探测器的有机玻璃球壳，并在有机玻璃球壳中封装液闪；
步骤二：预制中心探测器内部结构
将有机玻璃球壳外表面均匀划分呈若干等大小的圆弧片；按照圆弧片大小及弧度定制附加有机玻璃块，
绕附加有机玻璃块中心点360圆周方向上设置有大于等于3个的上窄下宽的凹形孔；
在所述凹形孔内设置有相匹配的凹形橡胶垫，所述橡胶垫凹槽内设置有球头座；
将附加有机玻璃聚合固定于有机玻璃的外表面上形成中心探测器内部结构；
步骤三：预制中心探测器外部结构
制备与有机玻璃球壳相匹配的半球面形不锈钢网壳；
步骤四：预制连接杆
所述连接杆用于连接固定不锈钢网壳与有机玻璃球壳；
使用合金预制成连接杆，所述连接杆包括撑杆和撑杆分支，所述撑杆分支与撑杆焊接或铰接固定连接；
所述撑杆一端顶点处360度圆周方向上均匀设置有大于等于3根的撑杆分支；所述撑杆分支数量与单块附加有机玻璃上的凹形孔数量相同；
所述撑杆分支一端设置有一定的弯曲弧度，所述弯曲弧度角为135度至180度之间；
步骤六：合成中心探测器
所述连接杆一端铰接于不锈钢网壳上，设置有撑杆分支的另一端插入中心探测器内部结构的球头座中；
采用卡扣将两个半球面形的不锈钢网壳连接固定；
步骤七：
在合拢的不锈钢网壳上设置光电倍增管，并按常规工艺连接组合即可形成中心探测器。
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