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中微子物理是当今粒子物理、天体物理与宇宙学的交叉前沿与实验研究的热点。中微子混合角θ13是中微子物理的基本参数之一,其数值的大小将决定未来中微子物理的发展方向。反应堆中微子实验是精确测量θ13的主要途径之一。大亚湾中微子实验利用我国深圳大亚湾核电站群精确测量sin2(2θ13)。为了达到0.01测量灵敏度的物理目标,必须深入分析实验的各种本底,优化探测器设计;并通过中微子探测器模型的中子源刻度的研究检验探测器性能。
论文分析了大亚湾反应堆中微子实验的本底来源和分类。依照探测器设计,本文模拟了环境天然放射性在中微子探测器中的响应和宇宙线μ子产生的中子本底。根据本底的模拟计算对探测器进行优化设计后,探测器的本底信号比满足大亚湾实验对本底的要求。
论文中对不同中子源在探测器模型中的刻度进行了深入研究。刻度实验用到的中子源提供的中子能量与反应堆中微子信号产生的中子能量接近。特别地,PuC源是一种新型的中子源,除了提供0-7.5MeV的中子外,它提供的6.13MeV的单能γ,可实现探测器的高能区能量刻度。通过物理研究和数据分析,探测器模型的中子源模拟结果与实验数据相符,证明模型实验中的Cf和PuC源能实现大亚湾中心探测器的优质刻度。