劉海輝

（北京濱松光子技術(shù)股份有限公司，河北廊坊 065001）

0 引言

超級(jí)神岡衰變實(shí)驗(yàn)使用11200 支20inch 球面PMT（Photomultiplier Tube，光電倍增管）之后，越來(lái)越多的球面PMT 廣泛被應(yīng)用，與之配套的均勻性測(cè)試儀器對(duì)測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確度影響深遠(yuǎn)、意義重大。PMT 均勻性的測(cè)試包括陰極均勻性和陽(yáng)極均勻性測(cè)試，在測(cè)試過(guò)程中要保證光源入射角度、屏蔽地磁場(chǎng)、自動(dòng)化方面等等。故該類測(cè)試儀器的良好結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成為必然要求。本文結(jié)合筆者工作經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)球面PMT 均勻性自動(dòng)測(cè)試儀的結(jié)構(gòu)。

1 球面PMT 均勻性自動(dòng)化測(cè)試儀的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

球面PMT 均勻性包括陰極均勻性和陽(yáng)極均勻性，是影響成像裝置性能和成像質(zhì)量的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。球面PMT 均勻性自動(dòng)化測(cè)試儀其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、可靠性強(qiáng)，快速、高效的完成了均勻性測(cè)試，為球面PMT 均勻性測(cè)試數(shù)據(jù)提供了可靠的保證，已被廣泛應(yīng)用。該測(cè)試儀結(jié)構(gòu)包括：蓋板、暗箱、磁屏蔽內(nèi)襯、半C 運(yùn)動(dòng)裝置、光源、帶座軸承、電機(jī)、側(cè)板、球面PMT夾具、底板、彈簧卡扣；其中PMT 夾具用于固定球面PMT；電機(jī)驅(qū)動(dòng)半C 運(yùn)動(dòng)裝置做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，光源固定在半C 運(yùn)動(dòng)裝置上也隨之移動(dòng)，照射到PMT 的各個(gè)位置；以此來(lái)完成整個(gè)過(guò)程中PMT 均勻性的測(cè)試；半C 運(yùn)動(dòng)裝置通過(guò)固定片固定在側(cè)板和底板上，側(cè)板和底板通過(guò)固定片固定在暗箱上；蓋板和暗箱內(nèi)壁貼附磁屏蔽內(nèi)襯，起到屏蔽地磁場(chǎng)的作用；在蓋板端面四周設(shè)計(jì)凹臺(tái)A，暗箱處設(shè)計(jì)凸臺(tái)B，使蓋板蓋在暗箱上，通過(guò)彈簧卡扣進(jìn)行卡緊，凹臺(tái)A與凸臺(tái)B 緊密接觸進(jìn)而達(dá)到避光作用；其整體結(jié)構(gòu)及蓋板蓋在暗箱連接處的細(xì)節(jié)放大圖如圖1 所示。

圖1 整體結(jié)構(gòu)

半C 運(yùn)動(dòng)裝置包括導(dǎo)軌、滾輪、短壓簧、長(zhǎng)壓簧、短不銹鋼軸、長(zhǎng)不銹鋼軸、光纖固定塊、光纖、半C 支架、傳動(dòng)軸、傳動(dòng)模塊、連接塊，其中，電機(jī)連接傳動(dòng)軸，傳動(dòng)軸帶動(dòng)半C支架做-90°～90°的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；半C 支架上安裝傳動(dòng)模塊，傳動(dòng)模塊上安裝長(zhǎng)不銹鋼軸，長(zhǎng)不銹鋼軸固定在連接塊上，連接塊上安裝短不銹鋼軸和滾輪，短不銹鋼軸上安裝光纖固定塊，光纖固定塊上固定光纖；長(zhǎng)不銹鋼軸上安裝長(zhǎng)壓簧，使半C 支架在做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，長(zhǎng)壓簧的壓縮和伸長(zhǎng)確保傳動(dòng)模塊與連接塊連接牢靠。滾輪安裝在導(dǎo)軌上，將球面PMT與連接塊在短壓簧的壓縮和伸長(zhǎng)下始終接觸，并使光源通過(guò)光纖一直垂直于球面PMT陰極面沿導(dǎo)軌的弧度做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)（導(dǎo)軌的弧度與PMT 陰極面的弧度相同）；同時(shí)確保光源與球面PMT 的陰極面距離始終相同；使半C 運(yùn)動(dòng)裝置穩(wěn)固高效（圖2）。

圖2 局部結(jié)構(gòu)1

圖3 局部結(jié)構(gòu)2

表1 光電倍增管均勻性測(cè)試數(shù)據(jù)

滾輪內(nèi)部安裝深溝球軸承，在連接塊運(yùn)動(dòng)時(shí)與滾輪內(nèi)部安裝的深溝球軸承緊密接觸，使運(yùn)動(dòng)順暢；在連接塊上安裝直線軸承，確保短不銹鋼軸在短壓簧壓縮和伸長(zhǎng)時(shí)運(yùn)動(dòng)順暢，在傳動(dòng)模塊內(nèi)部安裝深溝球軸承，與長(zhǎng)不銹鋼軸接觸部位安裝直線軸承，確保傳動(dòng)模塊在做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)順暢，不會(huì)出現(xiàn)卡死現(xiàn)象（圖3）。

均勻性測(cè)試報(bào)告詳見(jiàn)表1 和圖4。

2 結(jié)論

球面PMT 均勻性自動(dòng)化測(cè)試儀的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)確保光源在測(cè)試時(shí)候始終垂直于陰極面做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，保證在測(cè)試時(shí)候做到蔽光、蔽地磁效果，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化測(cè)試。提高均勻性測(cè)試數(shù)據(jù)的可靠性。此球面PMT 均勻性自動(dòng)化測(cè)試儀的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，裝配方便、成本低廉，避免各種自然光對(duì)PMT 的干擾，提高了球面PMT 均勻性的測(cè)試效率。

圖4 光電倍增管X 軸Y 軸均勻性圖譜