孟令存 闫 明 杜志鹏 张 磊

1.沈阳工业大学机械工程学院，沈阳，110870

2.海军研究院，北京，100161

0 引言

光电倍增管(photomultiplier tube，PMT)是一种具有极高灵敏度的将光信号转化为电信号的仪器，是中微子探测实验的核心部件，价格昂贵。我国将建设世界领先的中微子实验站——江门中微子实验站[1-2]，需采用17 000个PMT排列在深水中工作，进行中微子探测。PMT结构为内部真空的玻璃壳结构，由于PMT玻璃外壳属于脆性材料[3-4]，在制造、运输和装配过程中不可避免地会产生微观裂纹等细微缺陷，在高静水压力环境下容易发生破碎，导致PMT被压溃，使周围高压水流向内运动相撞产生水流冲击，发生内爆，产生内爆冲击波[5-6]。内爆冲击波会击碎周围的PMT而发生殉爆，造成严重的损失，因此，PMT殉爆防护装置的设计与制造具有重要的意义。

目前，世界上多个国家正在开展中微子探测实验，并对PMT殉爆防护进行研究。日本Super-Kamiokand(超级神岗)中微子实验站在一次注水过程中，底部的PMT被压溃引发殉爆事故[7]，随后科研人员对Super-Kamiokand中SK-Ⅱ配置的PMT外表面添加了一层丙烯酸物质，通过减小单个PMT的瞬间破碎速度来减小PMT内爆冲击波，防止殉爆的发生[8]；法国的Double Chooze中微子探测实验[9]、美国的长基线中微子实验(LBNA)[10]将PMT放置在密闭的保护罩中，保护罩分为上下两部分，上半部分采用PET材质，下半部分由不锈钢制成，保护罩将PMT与外部水域整体隔离，避免静水压对PMT外壳的挤压以达到殉爆防护目的。继Super-Kamiokand实验项目之后，日本在计划进行的Hyper-Kamiokande[11]中微子实验中，研究人……