羊八井复合探测器阵列性能研究 报告人：王振 单位：高能物理研究所 中国科学院高能物理研究所 INSTITUTE OF HIGH ENERGY PHYSICS 羊八井复合探测器阵列性能研究 报告人：王振 单位：高能物理研究所 本工作主要贡献的成员和合作单位： 郭义庆1 张毅1 刘成1 陈天禄2 薛良3 冯有亮1 常潇川 1郭莹莹1 蔡辉1 汪群4 苟全朴1 胡红波1 1.高能物理研究所 2.西藏大学 3.山东大学 4.南开大学 2017年9月21日LHAASO威海合作组会议

Outline 羊八井复合探测器阵列介绍 实验数据与模拟数据对比 表面探测器阵列标定 总结

羊八井阵列排布 羊八井复合探测器阵列介绍 羊八井闪烁体-缪子探测器复合阵列包括以下三种类型探测器： （浅绿色三角形：asγ实验探测器阵列） 红色正方形：76台0.5m2探测器 粉色正方形：39台1m2探测器（KM2A的ED原型样机探测器） 蓝色正方形：MDA探测器 （浅绿色三角形：asγ实验探测器阵列）

EAS模拟数据： 2.实验数据与模拟数据对比 模拟事例真实天顶角分布 Corsika_v74005 强相互作用模型 : QGSJET2,GHEISHA 能量范围:1TeV-10PeV 天顶角范围: 0-60deg 位置坐标：YBJ(4300m) 成份 ：P He Fe CNO MgAlSi 总事例数：1.5e8个事例 成份模型：Hillas Model 模拟事例真实方位角分布

探测器响应模拟： 2.实验数据与模拟数据对比 G4asg：闪烁体探测器与缪子探测器同时模拟 事例芯位投点范围：400m*400m 闪烁体探测器： 范围：0-500MIPs ; 0-10000MIPs 阈值：1.6MIPs/m2 时间窗：900ns 缪子探测器： 范围：0-12MIPs 阈值：0.25MIPs 时间窗：1500ns

芯位对比： 2.实验数据与模拟数据对比 core_dr<50 ，theta<45 core_dr:事例芯位距离阵列中心的距离 fptcl:单道探测器阳极信号 core_dr:事例芯位距离阵列中心的距离 单道探测器模拟单粒子分布与实验数据一致；探测器阵列芯位分布模拟与实验数据一致。

芯位分辨： 2.实验数据与模拟数据对比 core_dr<50 ，theta<45 evenodd_core:奇偶校验芯位距离 Delta_core:真实芯位与重建芯位的距离 50% 阵列奇偶校验模拟与实验数据分布基本一致，根据模拟可以给出复合阵列芯位分辨为11m（ 50%@theta<45，core_dr<50，sumpd>20，inout=1 ）（探测器间距15m）。

方向重建： 2.实验数据与模拟数据对比 core_dr<50 ，theta<45 theta:事例天顶角 ver:单道时间残差 单道探测器残差模拟与实验一致；天顶角分布模拟与实验数据基本一致。

方向重建： 2.实验数据与模拟数据对比 core_dr<50 ，theta<45 evenodd_angle:奇偶校验角差 Delta_angle:真实方向与重建方向的角差 50% 阵列奇偶校验模拟与实验数据分布基本一致；由模拟给出复合阵列角分辨为1.5deg（ 50%@theta<45，core_dr<50，sumpd>20，inout=1 ）。

能量对比： 2.实验数据与模拟数据对比 core_dr<50 ，theta<45 nch:参与重建的着火探测器数 sumpd:事例总粒子数 重建事例中参与重建的触发探测器个数分布模拟与实验符合；每个事例探测到的总的粒子数分布模拟与实验一致。

theta<45，core_dr<50，sumpd>20 2.实验数据与模拟数据对比 能量对比： 触发率 No cut theta<45，core_dr<50，sumpd>20 2017046 47.5Hz 14.2Hz 2017097 48.2Hz 14.1Hz 2017208 47.8Hz MC 46.8Hz 13.6Hz Peak energy :~30TeV 综上，模拟与实验数据中的各个参量对比一致，根据模拟给出复合阵列强子成份探测阈能在30TeV；模拟重建事例率比实验低2%，考虑可能的原因是模拟没有计算低能（<1TeV）事例，同时，成份模型选择也会对触发率造成影响。

缪子探测器比对： muon: MDA缪子数 2.实验数据与模拟数据对比 core_dr<50 ，theta<45 模拟和实验数据的缪子谱形与探测效率一致。故可以根据模拟数据计算复合阵列不同能量范围强子的排斥比。

能量标定 3.表面探测器阵列标定 aq:单道探测器阳极探测到的能量 探测器单粒子峰标定： 相对论粒子穿越一定厚度的闪烁体沉积能量是不变的。选择单粒子峰作为一个粒子的定义，用来度量探测器探测到的能量。 探测器阳极（aq）与打拿极（dq）信号线性关系 打拿极与阳极线性比标定： 通过将PMT阳极，打拿极信号同时读出，实现了0-500MIPs的大量程，（阳极0-20MIPs,打拿极10-500MIPs）。

时间标定（time-offset） 前锋面拟合方向 3.表面探测器阵列标定 时间标定（time-offset） Front plane core 前锋面拟合方向 利用上述公式可通过对实验数据多次迭代计算,经特正面修正，得到探测器time-offset（具体见何会海老师文章） Δt : time-offset tij : 探测器响应时间 t0j :前锋面过core时间 He, H. H., et al. "Detector time offset and off-line calibration in EAS experiments." Astroparticle Physics 27.6 (2007): 528-532.

3.表面探测器阵列标定 模拟验证标定程序 迭代结果offset（output） 模拟程序中探测器放入的offset（input） 迭代结果offset与真实offset差值分布 迭代拟合中存在的特征面 左图为模拟程序中放入的各道探测器的time-offset，右图为用特征面法拟合得到的offset与真实offset差值分布。 从右图中可以看到，利用特征面法拟合得到time-offset精度在0.25ns。

实验数据标定探测器 3.表面探测器阵列标定 共213天数据，分成三个phase 数据（运行时间命名） 标定文件 2016326-2017044 conf2016360 2017045-2017129 conf2017097 2017160-2017250 conf2017208 日影+月影显著性 （inout==1 sigma<1 nch>8 平滑半径0.8deg） 标定之前 标定之后

谢谢 模拟与实验数据各项参数分布对比一致，可以根据模拟很好地理解实验数据。 对阵列探测器单粒子以及time-offset进行了标定。 4.总结 模拟与实验数据各项参数分布对比一致，可以根据模拟很好地理解实验数据。 对阵列探测器单粒子以及time-offset进行了标定。 谢谢

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backslide 方位角振幅 ~1%