1958年，在空气簇射(AS)实验中发现宇宙线总粒子谱在几个PeV的地方有个膝，在膝以后幂能谱变陡，幂指数由-2.7到～-3.O。到今天为止，所有的空气簇射实验都观测到膝的存在，无一例外。但是对于膝的位置和形状，不同的实验闻尚存在一定的差异。经过四十多年的AS实验观测和理论探讨，对于宇宙线膝区的成分进行了持续的研究，至今尚未得到一致的结论，它仍然是实验宇宙线物理研究中争论的热点问题之一。 对于膝的成因，已提出了多种模型。宇宙线膝区成分问题，连系于高能宇宙线的起源，加速和传播，是宇宙线物理中的重要问题之一；宇宙线膝区成分问题还可能联系于高能粒子相互作用的新粒子新现象，如采得到证实，则具有重要的粒子物理意义。要检验或分辨提出的各种模型，就需要知道宇宙线膝区的成分，测量每种成分的能谱。 在大气层外直接测量每个宇宙线粒子的能量和电荷数，可以获得可靠的成分和能谱，但是这些对宇宙线原初粒子直接进行测量的实验却受到空间运载能力的限制，至今只测到了lOOTeV的能区，并且从目前的水平看来，在短期内达不到膝区。 到目前为止，对宇富线膝区成分的研究，只有靠在地面观测由高能宇宙线粒子在大气层中引起的广延大气簇射(EAS，或AS)．一般地，观测AS中的电子数，或u子数，或Cherenkov光量，以及它们的横向分布特征，通过MonteCarlo模拟(其中包括粒子相互作用模型)来推导出关于成分的结论。 丽已有的研究膝区成分的AS实验，至今未得到一致的结论。宇宙线膝区实验研究之所以存在互不一致的结论，一个重要的原因，是实验结论对MonteCarlo所用的粒子作用模型存在依赖．另一个重要的原因，是AS实验所选用的观测量对初级粒子的成分不够灵敏。已有的实验，或者没有对AS轴心区高能强子进行测量(因为未设置强子量能器)，或者未能对AS轴心区高能强子进行有效测量(因为将强子量能器设置在低海拔甚至海平面，例如KASCADE)． 本工作针对后一问题，拟采用对初级粒子成分更为灵敏的AS轴心区高能强子的有关观测量及观测量的函数组合，对宇宙线膝区成分作出新的判断。 本文利用羊八井宇宙线观测站ARGO地毯式阵列，并设想将即将退役的德国KASCADE实验阵列中的强子量能器安装在ARGO的中心，二者组合，在固定一种相互作用模型(CORSIKA-QGEJET)的基础上，取两个极端成分(即假设宇宙线总粒子谱由纯质子和纯铁核组成)，采用MonteCarlo方法，用质子和铁核作为宇宙线入射粒子，模拟在高海拔进行宇宙线膝区空气簇射的观测。按照实验条件产生两个MonteCarlo事例样本。 比较两个样本中各个观测量的分布。希望它们尽可能的分开。虽然目前还不能确定QGSJET模型的完全正确性，但一般认为： 1)QGSJET模型基本正确； 2)对寻找成分灵敏观测量，模型差一点影响不大。 通过分析模拟的事例样本，本文确定了事例选择条件，使约2年的实验观测能得到一个具有合理大小的事例样本；它们的初能分布在膝区；而且一系列新的观测量具有好的成分灵敏度。同时分析结果表明：与其他膝区成分的实验相比，观测量的数目更多，信息量更大；新的AS实验观测量比低海拔AS实验采用的观测量，或者不使用轴心量能器的AS实验采用的其它观测量，对初级宇宙线的成分更为灵敏。 本工作在MonteCarlo中采用，按照本课题的设想，在高海拔设置大面积的强子量能器来观测膝区AS轴心区的高能强子，如能实现，在世界上属于首次．采用强子量能器加完整的全覆盖阵列进行研究，也具有重要的创新意义。