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2006-03-30
报刊:东南大学报

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AMS-C(AMS-CHINA)系统简介

   期次:第991期   




  AMS(AlphaMagneticSpectrometer全称阿尔法磁谱仪)是由丁肇中教授领衔,美国、意大利、瑞士、中国、法国、德国、俄罗斯等16个国家和地区共同研制的空间反物质与暗物质探测系统。AMS的第一个样机-AMS-01于1998年6月搭乘美国“发现号”航天飞机成功升空并进行为期十天的太空物理实验,发现了很多近地球轨道宇宙线的新现象。
  AMS-C是AMS-01地面演示系统,是一个地面高能带电粒子探测器,可以探测并记录到达地面宇宙带电粒子及次级带电粒子的信息。AMS-C主要由硅微条探测器、时间飞行探测器和永久磁铁所组成,可以精确测量出带电粒子的飞行速度、轨迹、动能、携带的电荷数以及携带电荷的极性。
  AMS-C在结构上主要由磁体、TOF和Tracker三部分组成,如图一所示。AMS-C的磁体采用了AMS-01的永久磁体,该磁体主要由钕铁硼稀土材料做成的磁体块构成,高800mm,内部直径514mm,外部直径600mm,重2吨,磁场强度为0.14特斯拉,为地球磁场的2800倍;AMS-C的TOF结构有三层,其中上部两层,底部一层,每层6片共18片闪烁体,TOF主要测量粒子飞行时间并为系统提供触发信号;AMS-C的Tracker有四层,每层6个共24个硅梯,Tracker系统主要测量粒子运动轨迹。通过TOF和Tracker探测器子系统,AMS-C可以有效地探测并鉴别进入AMS-C的高能粒子。
  AMS-C的研制主要由东南大学和意大利INFN、美国MIT、欧洲CERN等单位通过对AMS-01系统功能的恢复和改进完成,研制工作主要包括磁场测量、硅微条探测器测试、整个电源系统的改进、数据采集系统更新以及慢速控制系统的改进以及系统标定等,东南大学独立完成了硅微条探测器平板和机械支撑结构等研制工作,如图二所示。
  AMS-C系统的安装与调试工作主要分三个步骤完成:
  ①在磁铁外部进行电子系统的调试;②机械部件安装;③在磁铁内部进行电子系统的调试。
  磁铁外部的电子系统调试主要是通过安装TOF和硅微条系统,并试运行数据采集程序以检查电子系统的状态与运输前的状态是否一致。磁铁内部的电子系统调试是根据采集的数据判断系统各个通道的状态,重新对系统的参数(例如硅微条的潜电流)进行修正。电子系统安装到磁铁内部后,东南大学独立进行了系统试运行和调试工作,经过2个多月的反复调试,AMS-C系统的计算机数据采集系统、电子系统均实现正常运行,最终调试结果得到了意大利核物理研究院(INFN)、欧洲核子中心(CERN)、美国麻省理工(MIT)专家的赞赏。意大利AMS-C项目组的负责人Behcet收到东南大学研究人员的联通调试结果后经进一步核实,认为整个系统已完全联通,可以正常运行。
  AMS-C系统的联通和长期运行具有重要的意义和价值,一方面,研究人员可以开展广泛的高能带电粒子科学实验研究,从而为我国空间科学发展提供极其重要物理数据,并可能取得原创性的研究成果,另一方面,AMS-C与反物质探测器系统(AIS)连接,还可以为该系统提供数据源,(下转五八版中缝)成为AMS-02探测器的仿真、故障重现和诊断、系统升级及测试的重要平台。此外,研究人员还可以进一步地开展空间高能带电粒子探测器关键技术以及探测数据分析方法研究,并为我国空间科学提供人员培训和技术支撑,AMS-C对于科普教育也具有重要价值。
  在丁肇中教授及国外专家的指导下,在东南大学领导的关怀下以及AMS研究中心研究人员的共同努力下,东南大学AMS-C系统于2006年3月23日正式建成并联通运行。
  AMS-C实验室的建成标志着东南大学已成为中国空间科学研究的重要基地,东南大学将以此为契机,积极与国内外空间科学研究机构密切合作,广泛开展空间科学探测技术及日地地磁环境监测和空间天文观测等科研活动,力争为我国的空间科学研究做出贡献,并取得原创性的研究成果。
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