Разработка научной аппаратуры для ядерно-физических космических экспериментов

• Автор: Мокроусов, Максим Игоревич
• Шифр специальности: 01.04.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 178 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ГЛАВА 1. ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 2. СОВРЕМЕННЫЕ КОСМИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПЛАНЕТ И НЕБЕСНЫХ ТЕЛ НА ОСНОВЕ МЕТОДОВ ЯДЕРНОЙ ФИЗИКИ
2.1 Задачи исследований космического пространства и небесных тел с применением методов ядерной физики
2.2 Современные приборы и аппаратура для ядерно-физических космических исследований
2.3 Выводы
ГЛАВА 3. ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ СОЗДАНИЯ ЯДЕРНО-ФИЗИЧЕСКОЙ АППАРАТУРЫ ДЛЯ КОСМИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ И ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ К ЭТОЙ АППАРАТУРЕ
3.1 Детекторы нейтронов для космических исследований
3.2 Детекторы гамма-лучей для космических ядерных исследований
3.3 Искусственные источники нейтронов для исследований на поверхности небесных тел
3.4 Логические цифровые узлы для ядерно-физической аппаратуры для космических исследований
3.5 Выводы
ГЛАВА 4; АППАРАТУРА БТН-М1 ДЛЯ РОССИЙСКОГО СЕГМЕНТА МЕЖДУНАРОДНОЙ КОСМИЧЕСКОЙ СТАНЦИИ
4.1 Концепция первого этапа эксперимента БТН-Нейтрон и требования к разработке аппаратуры БТН-М
4.2 Основные задачи разработки и проектирования аппаратуры БТН-М

4.3 Варианты реализации интерфейсного блока БТН-МЭ на основе центрального процессорного узла с микроконтроллером
4.4 Программное обеспечение блока БТН-МЭ
4.5 Возможности доработки блока БТН-МЭ для реализации последующих этапов эксперимента «БТН-Нейтрон»
4.6 Выводы
ГЛАВА 5. РОССИЙСКИЙ НЕЙТРОННЫЙ ТЕЛЕСКОП ЛЕНД, ДЛЯ СПУТНИКА
НАСА ЫЮ
5.1 Основные задачи и исходные требования к прибору
5.2 Концепция устройства прибора ЛЕНД
5.3 Программа наземной отработки и испытаний прибора ЛЕНД:
5.4 Выводы
ГЛАВА 6. ПРИБОРЫ ХЕНД НС ДЛЯ РОССИЙСКОГО ПРОЕКТА ФОБОС-ГРУНТ
И МГНС ДЛЯ ЕВРОПЕЙСКОГО ПРОЕКТА БЕПИКОЛОМБО
6.1'Основные задачи и требования к эксперименту ХЕНД НС на российском межпланетном аппарате Фобос-грунт
6.2 Основные задани и требования к эксперименту МГНС на космическом аппарате ЕКА БепиКоломбо
6.3 Устройство и основные узлы приборов ХЕНД НС и МГНС
6.4 Наземные отработки и испытания прибора ХЕНД НС
6.5 Выводы
ГЛАВА 7. ПРИБОР ДАН ДЛЯ ПРОЕКТА НАСА МНЛ
7.1 Основные задачи и требования к эксперименту ДАН на американском марсоходе МНЛ
7.2 Устройство и основные узлы прибора ДАН
7.3 Наземные отработки и испытания прибора ДАН
7.4 Выводы
ГЛАВА 8. ПРОБЛЕМЫ РАДИАЦИОННОЙ СТОЙКОСТИ КОСМИЧЕСКИХ
ПРИБОРОВ
8.1 Основные виды радиационных эффектов в космических приборах
8.2 Анализ исходных требований к радиационной стойкости космических приборов
8.3 Методы обеспечения радиационной стойкости
8.4 Выводы
ГЛАВА 9. ВЫВОДЫ И ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

Сечение этой реакции растет пропорционально обратной относительной скорости нейтрона и ядра 3Не. Максимальное сечение захвата имеют тепловые нейтроны, но эти частицы практически полностью поглощаются в кадмии. Оболочки разной толщины соответствуют разной эффективности замедления над-тепловых нейтронов, и поэтому отсчеты трех счетчиков позволяют оценивать величины потока нейтронов с разными энергиями от 0.4 эВ (кадмиевый порог) до нескольких сотен кэВ. Четвертый детектор SC/IN выполнен из стильбена с толстой внешней оболочкой из Csl. Стильбен является органическим сцинтиллятором с высоким содержанием водорода. При регистрации в стильбене нейтрона с энергией Еп происходит выбивание из кристаллической решетки протона с энергией Ер < Е„ . ФЭУ регистрирует сцинтилляционную вспышку от протона, интенсивность которой пропорциональна энергии частицы. При регистрации в стильбене гамма-фотона происходит образование свободного электрона, который также вызывает сцинтилляционную световую вспышку. Однако формы вспышек от протонов и электронов существенно различаются специальная электронная схема измеряет это различие и позволяет различить два класса событий. Для того, чтобы различить протоны отдачи от нейтронов от внешних протонов от космических лучей, в приборе используется логика антисовпадений - регистрация > в стильбене внешних протонов сопровождается сигналом во внешнем детекторе SC/OUT из сцинтиллятора Csl и таким образом исключается из категории нейтронных событий в детекторе SC/1N.
В настоящее время прибор ХЕНД успешно отработал на борту аппарата «Марс Одиссей» уже более 7 лет, и по решению НАСА его работу в составе комплексного эксперимента ГРС планируется продолжить как минимум до конца 2009 года. Полученные данные продемонстрировали высокий исследовательский потенциал методов ядерной физики для изучения состава и строения верхнего слоя поверхности Марса (см. напр. [4]). Опыт, приобретенный группой разработчиков при создании прибора ХЕНД,