闪烁光纤中宇宙线缪子的荧光光子计数测量

开展基于塑料闪烁光纤的宇宙线缪子测量研究时,对闪烁光纤输出光脉冲的光子数定量分析,是读出电子学设计的前提。在无单光子源等弱光标定时,对缪子入射事件在光纤中产生光脉冲的光子数进行定量分析是本文的主要目标。首先利用硅光电倍增管(Silicon Photomultiplier Tube,SiPM)固有的非光生载流子特性标定光脉冲的测量值,获得缪子在直径1 mm和2 mm光纤中产生微弱光脉冲包含的光子数;然后结合Geant4软件模拟计算缪子在光纤中理论光子产额,并与实验结果对比验证。结果显示,在直径1 mm和2 mm光纤中光脉冲光子期望值分别为44个和85个,与模拟结果偏差分别为4.55%和10.59%,表明该低光子数测量方法可以在无额外标定设备时,实现对缪子入射光纤产生光子数的准确测量,并可以应用在其他弱光脉冲光子数测量场景中。