本實(shí)用新型涉及利用塑料閃爍體和光電處理模塊演示次級(jí)帶電宇宙射線徑跡的裝置，尤其涉及一種宇宙射線徑跡演示儀。

背景技術(shù)：

次級(jí)宇宙射線是初級(jí)宇宙射線與大氣相互作用產(chǎn)生的，在海平面上每平方米每秒鐘大約有100個(gè)帶電粒子穿過(guò)。這些粒子肉眼無(wú)法看到，且與物質(zhì)的相互作用很弱。直觀地向大眾演示宇宙射線的存在，可以提升人們對(duì)宇宙學(xué)、粒子物理和地球環(huán)境等的認(rèn)識(shí)。目前，在科學(xué)研究實(shí)驗(yàn)室中，已經(jīng)可以很好的測(cè)量宇宙射線的徑跡。但是實(shí)驗(yàn)室中的設(shè)備復(fù)雜，且便攜性較差。然而在學(xué)校、科普展覽等場(chǎng)所尚缺乏能夠便攜、有效的演示次級(jí)宇宙射線的徑跡裝置。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，提供一種宇宙射線徑跡演示儀。

本實(shí)用新型的一種宇宙射線徑跡演示儀，它包括塑料閃爍體陣列、光電倍增管陣列和光電倍增管高壓底座，所述塑料閃爍體陣列設(shè)置于塑料閃爍體陣列支撐板之中；所述光電倍增管陣列設(shè)置于光電倍增管支撐板之中；所述光電倍增管高壓底座通過(guò)信號(hào)導(dǎo)線與PCB電路板上的發(fā)光二極管陣列對(duì)應(yīng)連接；所述光電倍增管高壓底座、光電倍增管支撐板和塑料閃爍體陣列支撐板通過(guò)四根連桿與底板固定。

所述塑料閃爍體陣列、光電倍增管陣列和光電倍增管高壓底座在二維平面上排列的橫截面位置一致。

所述塑料閃爍體陣列的每塊閃爍體的橫截面為正方形，邊長(zhǎng)為1-2.5 cm²，塑料閃爍體陣列為多個(gè)閃爍體排列形成的多維陣列。

本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1、本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于安裝攜帶。

2、本實(shí)用新型直觀演示宇宙射線的存在和宇宙射線徑跡功能，有利于幫助人們直觀的感受那些看不到摸不著的宇宙射線。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本實(shí)用新型電路控制原理示意圖。

圖中：1—連桿 2—底板 3—塑料閃爍體陣列 4—光電倍增管陣列 5—光電倍增管高壓底座 6—信號(hào)導(dǎo)線 7—發(fā)光二極管陣列 8—PCB電路板 9—光電倍增管支撐板 10—塑料閃爍體陣列支撐板。

具體實(shí)施方式

如圖1的一種宇宙射線徑跡演示儀，它包括塑料閃爍體陣列3、光電倍增管陣列4和光電倍增管高壓底座5，塑料閃爍體陣列3設(shè)置于塑料閃爍體陣列支撐板10之中；光電倍增管陣列4設(shè)置于光電倍增管支撐板9之中；光電倍增管高壓底座5通過(guò)信號(hào)導(dǎo)線6與PCB電路板8上的發(fā)光二極管陣列7對(duì)應(yīng)連接；光電倍增管高壓底座5、光電倍增管支撐板9和塑料閃爍體陣列支撐板10通過(guò)四根連桿1與底板2固定。所述塑料閃爍體陣列3、光電倍增管陣列4和光電倍增管高壓底座5在二維平面上排列的橫截面位置一致。塑料閃爍體陣列3的每塊閃爍體的橫截面為正方形，邊長(zhǎng)為1-2.5 cm²，塑料閃爍體陣列3為多個(gè)閃爍體排列形成的多維陣列。

光電倍增管高壓底座5是由低壓直流電源驅(qū)動(dòng)的Cockcroft–Walton型的管座。從管座上輸出的模擬信號(hào)通過(guò)導(dǎo)線連接到PCB電路板上。PCB電路板的一面是處理電路，另一面是LED陣列。

如圖2所示光電倍增管陣列4的光電倍增管輸出的模擬信號(hào)，經(jīng)過(guò)一個(gè)甄別器轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，甄別器輸出的數(shù)字信號(hào)分為兩路，一路經(jīng)過(guò)一個(gè)延遲電路后連接到一個(gè)與門(mén)，另一路輸入到一個(gè)邏輯可編程門(mén)陣列（FPGA）中；邏輯可編程門(mén)陣列（FPGA）中以200 M的頻率掃描每一個(gè)輸入端，當(dāng)任何一個(gè)輸入端檢測(cè)到一個(gè)數(shù)字信號(hào)的上升沿時(shí)，則以這個(gè)時(shí)間為起點(diǎn)，開(kāi)啟一個(gè)500 ns的窗口；在這個(gè)500 ns的窗口內(nèi)，如果在其它輸入端也檢測(cè)到有效的數(shù)字信號(hào)，且檢測(cè)到的數(shù)字信號(hào)不小于三個(gè)的情況下，邏輯可編程門(mén)陣列（FPGA）輸出一個(gè)數(shù)字信號(hào)；邏輯可編程門(mén)陣列（FPGA）輸出的數(shù)字信號(hào)，分別輸入到每一個(gè)與門(mén)當(dāng)中，邏輯可編程門(mén)陣列（FPGA）的輸出信號(hào)與延遲電路中信號(hào)符合為真時(shí)，與門(mén)輸出一個(gè)邏輯高電平用用來(lái)點(diǎn)亮相應(yīng)的LED燈。該設(shè)備的操作非常簡(jiǎn)單，只需要接通電源的情況下，當(dāng)帶電宇宙射線穿過(guò)探測(cè)器陣列時(shí)，與擊中的閃爍體單元相應(yīng)的發(fā)光二極管（LED）被點(diǎn)亮，可以看到被點(diǎn)亮的LED所形成的徑跡，就是直觀地完成了宇宙射線徑跡的演示。

以上為本實(shí)用新型較佳的實(shí)施方式，本實(shí)用新型所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員還能夠?qū)ι鲜鰧?shí)施方式進(jìn)行變更和修改，因此，本實(shí)用新型并不局限于上述的具體實(shí)施方式，凡是本領(lǐng)域技術(shù)人員在本實(shí)用新型的基礎(chǔ)上所作的任何顯而易見(jiàn)的改進(jìn)、替換或變型均屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。