用蒙特卡罗模拟方法计算EAS阵列的有效探测面积

本文从EAS横向分布的经验公式NKG结构函数及将平均值由NKG函数给定的Poisson分布用来对探测器实际测量到的粒子数密度进行随机抽样出发,利用蒙特卡罗模拟方法计算了梁王山宇宙线观测站粒子阵列的有效探测面积A_eff。由A_eff算出的EAS阵列的响应函数与实验观测结果相符合。将本文所得结果用于梁王山宇宙线测站的实验数据的分析,效果良好。     

羊八井ARGO实验RPC模拟读出

羊八井ARGO实验正处于探测器安装及试运行阶段,整个阵列由1848个工作于流光模式的单层RPC探测器构成.依靠RPC读出条的数字读出只能测量小簇射事例的次级粒子数目,为了实现逐事例区分“膝区”原初宇宙线的成分及其能谱研究,对探测器增加了模拟读出,以实现对EAS芯区高达10⁴/m2的次级粒子数密度的精确测量.本文对RPC探测器性能及大动态范围模拟读出板的信号和性能做了初步的分析和研究     

宇宙线μ子天顶角分布在线测量

本文给出了用闪烁计数器描迹仪构成的望远镜阵列测量宇宙线μ子天顶角分布的初步结果. 天顶角的范围为0°到17.7°十种不同的角度值. 实验结果表明, 宇宙线μ子强度对天顶角θ的依赖关系服从cos^2.6θ分布规律. 用描迹仪望远镜阵列测量天顶角分布的优点是: 角度分辨率好, 而且还可以同时获取多个角度的数据.     

近地雷暴电场与羊八井地面宇宙线关联的模拟研究

雷暴期间地面宇宙线强度变化的研究对理解大气电场加速宇宙线次级带电粒子的物理机理具有重要意义. 分析西藏羊八井ARGO实验中2012年大气电场的数据后发现, 近地雷暴电场的强度可达1000 V/cm甚至更高. 用Monte Carlo方法模拟研究了近地雷暴电场与羊八井地面宇宙线强度的关联. 当雷暴电场强度(取1500 V/cm)大于逃逸电场时, 宇宙线次级粒子中正、负电子的数目呈指数增长, 在大气深度约520 g/cm²处达到极大值, 与Gurevich等提出的相对论电子逃逸雪崩机理和Dwyer理论相符. 当雷暴电场强度小于逃逸电场时, 在所有负电场范围和大于600 V/cm的正电场范围, 总电子数目随电场强度的增大而增加; 当正电场小于400 V/cm时, 总电子数目均出现一定幅度的下降; 在电场为400–600 V/cm范围内, 总电子数目的变化与原初粒子的能量有关, 原初能量小于80 GeV时, 其次级粒子中总电子数目增加, 原初能量在80–120 GeV 范围内时, 总电子数目变化不明显, 原初能量大于120 GeV时, 总电子数目出现下降, 下降幅度约4%. 模拟结果可对羊八井ARGO实验的观测结果给予合理的解释.     

甚高能区宇宙线流强气象效应的分析

讨论了用中日合作西藏羊八井超高能宇宙线空气簇射阵列作甚高能区宇宙线强度监测的可能性;分析了空气簇射阵列触发计数率的气象效应;摸索出一套气压及环境温度效应的修正方法,并用于1992年1月至2月观测数据的修正.     

羊八井50m2 RPC探测阵列的Monte Carlo模拟

利用MonteCarlo模拟研究了在西藏羊八井进行的 50m2 RPC宇宙线探测阵列实验 .对于实验数据分析给出方位角分布不均匀的结果进行验证和分析 ,得出在尺寸不对称 (8 6× 6 1m2 )的小面积阵列上x和y附近方向重建误差不同 ,从而导致重建方位角分布不均匀 .另外利用模拟数据给出了该阵列的角分辨、能谱响应等     

羊八井50m2RPC探测阵列的Monte Carlo模拟

利用Monte Carlo模拟研究了在西藏羊八井进行的50m² RPC宇宙线探测阵列实验.对于实验数据分析给出方位角分布不均匀的结果进行验证和分析,得出在尺寸不对称(86×61m²)的小面积阵列上x和y附近方向重建误差不同,从而导致重建方位角分布不均匀.另外利用模拟数据给出了该阵列的角分辨、能谱响应等.     

10TeV宇宙线时间变化研究

利用羊八井ASγ二期阵列实验数据,分析研究了10TeV宇宙线时间变化,以10.4σ和9.6σ的显著性发现了10TeV宇宙线流强气象效应修正后的半太阳日和太阳日周期变化,没有发现有恒星日变化.同时发现10TeV宇宙线流强有7天左右周期变化的迹象.     

利用宇宙线大气簇射的时空特征分辨原初γ射线

利用Monte Carlo模拟程序模拟甚高能区原初γ射线和质子大气簇射过程,分析γ射线和质子簇射在观测平面上的时空结构,利用大气簇射次级粒子到达时间涨落和空间横向分布特征,进行原初γ射线成分和质子成分的有效分辨,为中意合作羊八井ARGO实验进行γ点源的寻找提供了降低强子本底的方法,该工作还估计了该分辨方法对γ信号显著性的影响.     

高海拔宇宙线观测实验中scaler模式的模拟研究

位于四川省稻城县海子山的高海拔宇宙线观测站(LHAASO)包含3个子阵列,即地面粒子探测器阵列(KM2A)、水切伦科夫探测器阵列(WCDA)和广角大气切伦科夫望远镜阵列(WFCTA).作为LHAASO实验的主阵列,KM2A由5195个地面电磁粒子探测器(ED)和1188个地下缪子探测器(MD)组成.对地面宇宙线观测实验来说,常有两种独立的数据采集模式,即shower 模式和scaler 模式.本文通过Monte Carlo方法,利用CORSIKA软件包和G4KM2A软件包,对KM2A-ED阵列中的scaler模式进行了模拟研究.当64个ED作为一个cluster、符合时间窗口为100 ns时,多重数m≥1,2,3和4的计数率分别约为88 kHz,1400 Hz,220 Hz和110 Hz.对scaler模式探测原初宇宙线的能量和有效面积也进行了模拟计算,发现KM2A-ED中多重数m≥1时探测原初质子的阈能可降低到100 GeV、有效面积高达100 m~2.本模拟结果为LHAASO-KM2A实验中进行scaler模式的数据触发提供了具体方案,为后续的实验数据分析提供了信息.     

冬小麦冠层光谱的方向性特征分析

二向性反射因入射和观测的角度变化而变化,合理选择遥感观测角度、太阳天顶角等为提高遥感应用精度提供可能。通过采用各向异性因子和各向异性指数定量分析了冬小麦冠层窄波段二向性反射率及NDVI的方向性特征。分析结果表明：主平面内二向性反射率的各向异性最强,垂直主平面最弱,其他平面介于前两者之间;可见光波段反射率随观测天顶角的敏感性大于近红外波段;反射率对太阳天顶角的敏感性随着观测天顶角的增大而增大。前向NDVI整体上大于后向,且NDVI随着太阳天顶角的增大呈增大趋势。为了减少观测方式所带来的不确定性,应尽量选择近红外波段和小太阳天顶角,估算结构参数时应尽量选择主平面进行遥感观测,在利用NDVI估算生物物理参数时尽量远离“热点”区域。     

大气色散对4m望远镜成像分辨力的影响与校正

本文分析研究大气色散对4 m望远镜成像系统分辨率的影响及校正方法。首先计算分析了大气色散对其成像分辨力的影响,计算结果表明,天顶角大于15°时,大气色散开始影响系统成像分辨力,天顶角大于45°时,对系统成像分辨力有着较为严重的影响,需要设置大气色散校正器来进行消除。本文列举了3种大气色散校正器的实现形式,分别比较了它们的优缺点,最后选择了胶合棱镜旋转补偿的形式来消除大气色散对4 m望远镜高分辨力成像系统的影响。基于4 m望远镜高分辨力成像系统的特点,将大气色散校正器放置于成像元件前的平行光路中,并利用光学设计软件对不同天顶角与大气色散校正器的旋转角度进行了仿真分析,该大气色散校正器的最大楔角为9.65°,旋转精度为±0.1°,对系统分辨力影响为1/1 000。分析结果表明,旋转精度完全能够满足系统成像分辨力的要求,证明本文对大气色散的影响分析和大气色散校正器的设计是有效的。     

Shower age in correlation with zenith angle

The variation of lateral shower age parameter with zenith angle for different shower size ranges is studied. The observed variation is in agreement with the electron-photon cascade theory and with the other EAS observations. It is found that up to zenith angle 30°, shower ‘age’ is practically independent of zenith angle. So it is difficult to correlate the reported high ‘age’ value of the excess showers from the direction of plausible point sources with zenith angle. The change in the value of shower age with atmospheric depth is studied and is found to be consistent with the prediction of cascade theory and simulation results. From the study of the variation of shower age with shower size for two different zenith angle intervals it is found that the shower age decreases with size but the rate of change of shower age decreases at higher sizes.     

Propagation of supercontinuum laser sources in a slant path through the atmosphere

Taking the atmospheric refraction, extinction and turbulence into account, the propagation characteristic of supercontinuum laser sources in a slant path through the turbulent atmosphere is investigated. The effect of spectral width, initial spot size and zenith angle in a slant path on the beam width and propagation efficiency are studied in details. Numerical examples reveal that the beam width and propagation efficiency are different values while the spectral width varies. With the zenith angle in a slant atmospheric path increasing, the beam width of supercontinuum laser sources will increase and propagation efficiency will decrease. The initial spot size has an optimal value when spectral width and zenith angle are fixed.     

运输机蒙皮红外辐射特性建模与分析

为了研究了C-17运输机的红外辐射特性,依据红外辐射的基本原理以及运输机的结构、材料等数据,对飞机机体进行几何建模和网格划分,通过流场仿真计算得到机体蒙皮的温度分布,并结合表面的多重遮挡算法计算出不同马赫数、不同视线方向的飞机蒙皮在红外(8 μm~12 μm)波段的总辐射强度。结果表明,方位角为0°时,相对于0.5马赫,1马赫飞行状态时,红外辐射强度增加32%,马赫数对红外辐射强度影响非常大,气动加热为其辐射强度的主要贡献源。从正前方或正后方探测时,红外辐射强度峰值随天顶角接近对称分布,从侧方探测时,红外辐射强度分布较为平均,因此天顶角对红外辐射强度影响较小。     

大气色散效应对信标应用的影响研究

计算了由于大气色散效应造成的信标光与发射主激光的实际天顶角之间的角间距 ,其中考虑了天气条件、地理位置、发射天顶角和信标波长等影响因素。结果表明 :发射天顶角和信标波长对信标偏离角间距的影响较大 ,而天气条件和地理位置的影响相对较小。发射天顶角越大 ,角间距越大。信标波长应尽量靠近发射光波长 ,同时 ,应优选波长大于发射光的信标。     

斜程大气中聚焦J0相关部分相干光束的传输特性

采用部分相干光交叉谱密度理论,给出了适用于任意大气湍流条件的斜程湍流大气传输J₀相关部分相干光束在接收面内的长期平均光强分布、光束长期扩展和质量因子的解析表达式,分析了天顶角、传输距离、光源相干性以及湍流外尺度对接收面光强分布特性和光束扩展的影响.研究结果表明：在天顶角和传输距离一定的条件下,通过选择合适的光源相干性可控制焦面光强为平顶分布或中心光强为最大;在传输距离给定的条件下,随着天顶角或大气湍流外尺度的增加,焦斑光强分布均由中央凹陷分布逐渐变为高斯分布.焦面附近光强的中央凹陷比焦面的中央凹陷浅.J₀相关部分相干光束实际焦斑位置随天顶角、湍流外尺度的增加以及相干性减弱而移向发射端. 关键词： 部分相干束 大气湍流 0相关')" href="#">J₀相关 斜程传输     

雪的热辐射多角度偏振特性研究

针对现今遥感对地面目标自身热辐射偏振特性研究的需要,对雪的热辐射多角度偏振特性进行测量,分析探测天顶角、探测方位角、波段、偏振角四个因子对雪的热辐射特性的影响。结果表明：雪的辐射亮度和亮度温度均随探测天顶角的增大而增大,当探测天顶角＞30°时,增长速度加快,且探测天顶角对雪的亮度温度的影响较辐射亮度更为显著;探测方位角的变化对雪的辐射亮度和亮度温度有一定的影响,且对雪的亮度温度的影响较辐射亮度更为显著;波段的变化对雪的辐射亮度和亮度温度均有显著影响,相比而言,其对辐射亮度的影响更为显著;偏振角的变化对雪的辐射亮度和亮度温度有一定的影响,且对亮度温度的影响较辐射亮度较为显著。该研究成果为应用遥感技术开展雪的热红外定量研究提供了新的思路与方法,具有重要的理论意义和广阔的应用前景。     

光子数分束攻击对星地量子密钥分配系统安全的影响

由于仪器设备性能的不完美和信道传输损耗的存在,光子数分束(PNS)攻击对采用弱相干脉冲(WCP)光源的量子密钥分配(QKD)系统的安全性构成重大威胁.以基于WCP光源的星地QKD系统为研究对象,推导了在PNS攻击者采用最佳窃听策略进行窃听时,保证密钥绝对安全的最大天顶角和可采用的平均光子数之间的关系.理论分析和计算结果表明,星地QKD系统的最大安全传输天顶角和可使用的平均光子数等重要系统参数的取值上限均受PNS攻击的限制,最终系统的密钥交换速率和系统容量受到限制.对星地QKD系统的传输容量来说,天顶角和平均光子数是一对矛盾的影响因素.提供了一种对实际星地QKD系统的天顶角和平均光子数参数进行估算的方法.     

大天顶角的到达角起伏

基于修正Kolmogorov谱,运用相位结构函数的平方近似,导出了适用于大天顶角传输的到达角起伏方差及其功率谱的解析表达式.研究结果表明,新导出的方差表达式在任意天顶角都是适用的.散射盘尺度和接收孔径对到达角起伏起平滑作用,当接收孔径远大于散射盘尺度时,由于孔径平滑作用,导出的表达式在任意天顶角都可以近似为弱起伏理论给出的结果；当接收孔径小于散射盘尺度时,散射盘尺度的平滑作用明显,接收孔径的平滑作用相对较小,传统的到达角起伏理论仅在小天顶角是适用的,在大天顶角必须用新导出的方差表达式.当接收孔径D<25 cm时,弱起伏理论给出的表达式的适用范围被限制在小于50°~70°的天顶角内.