[发明专利]一种集束式塑料光纤灯笼

说明书

本发明公开了一种集束式塑料光纤灯笼，属于天文光子学领域，包括塑料光纤束，塑料套管和单根光纤端口；塑料光纤束的一端插入在塑料套管内，单根光纤端口是将塑料光纤束插入塑料套管后采用塑料光纤拉锥装置拉锥后形成的单根光纤。塑料光纤束，是多根参数相同的塑料光纤组成的光纤束。塑料套管的折射率比塑料光纤的折射率低。塑料光纤束的直径与塑料套管的内径相同。单根光纤端口的直径与白光纤相同。与现有技术相比，本发明采用的塑料光纤柔韧性好、耐用性强、成本低，并且同时满足空间分辨率和能量分辨率的要求，可以应用于水下对光信号进行探测。

技术领域

本发明属于天文光子学领域，尤其涉及一种集束式塑料光纤灯笼。

背景技术

宇宙线是来自宇宙深处的高能粒子流，是来自宇宙空间的唯一物质载体，主要由质子、氦核、铁核等裸原子核构成，也包含一些伽马射线及中微子流。科学家们相继发展了宇宙线物理、伽玛射线天文学、中微子天文学、极高能宇宙线物理等分支学科，同时借以开展了反物质和暗物质的探测。对于粒子流量大的低能宇宙线，可以直接在大气层外部空间使用核电子学探测器进行观测，例如气球、卫星和空间站等。而对于高能宇宙线，由于粒子流量小，空间探测仪器的有效面积较小，因此只能采取地面方式间接观测。常用的地面宇宙线探测技术包括大气切伦科夫光望远镜、大气荧光望远镜、地面粒子探测器阵列、水切伦科夫探测器等。水切伦科夫探测作为一项成熟的技术，结合了大气切伦科夫望远镜的低能阈值和地面粒子探测器阵列的大视场、高工作周期等优点，已广泛应用在γ射线天文、宇宙线探测以及中微子探测等前沿物理研究领域中。

近年来，用于高能射线成像的灵敏探测器件得到了长足的发展，其中基于闪烁体或半导体的探测器件被广泛应用。例如，专利申请号为“201310567701.9”的中国专利“伽马射线探测器和伽马射线的处理方法”公开的伽马射线探测器包括n个闪烁晶体，这n个闪烁晶体并列设置，并且闪烁晶体Ai与闪烁晶体Ai+1端对端设置。专利申请号为“201510242840.3”的中国专利“伽马射线成像探测器和具有其的伽马射线成像探测器系统”公开了一种伽马射线成像探测器和具有其的伽马射线成像探测器系统，所述伽马射线成像探测器包括：闪烁晶体阵列和光电探测器。但是，上述两个专利所述的探测器及方法所需闪烁晶体数量均较大，制作成本较高。而且，在探测射线过程中，闪烁光纤阵列能够同时满足空间分辨率和能量分辨率的要求。相比于块状晶体，这种利用光纤的几何通道来对光子进行传播的方法，在探测射线时能够提供更好的空间分辨率，同时能够降低成本。

在多种类型的闪烁光纤中，一般选择塑料闪烁光纤用于高能粒子探测。但是塑料闪烁光纤在传输光信号时具有严重的能量衰减，如果用这种光纤进行远距离传输，收集到的光信号将微乎其微。而白光纤在远距离传输中几乎没有能量衰减，因此一般选用白光纤来将光信号传输到光电倍增管，保证光信号数据的有效收集。如果每一根塑料闪烁光纤都连接一根白光纤，则白光纤以及光电倍增管的数量要求过大，使得系统过于臃肿，可靠性降低，这一问题亟待解决。

发明内容

本发明的目的在于公开构造简化且适用于水切伦科夫探测器的一种集束式塑料光纤灯笼。

本发明的目的是这样实现的：

一种集束式塑料光纤灯笼，包括塑料光纤束1-1，塑料套管1-2和单根光纤端口1-3；塑料光纤束1-1的一端插入在塑料套管1-2内，单根光纤端口1-3是将塑料光纤束1-1插入塑料套管1-2后采用塑料光纤拉锥装置拉锥后形成的单根光纤。塑料光纤束1-1，是多根参数相同的塑料光纤组成的光纤束。塑料套管1-2的折射率比塑料光纤的折射率低。塑料光纤束1-1的直径与塑料套管1-2的内径相同。单根光纤端口1-3的直径与白光纤相同。

本发明的有益效果为：