Исследование редких реакций и распадов низкофоновыми газовыми детекторами в Баксанской нейтринной обсерватории ИЯИ РАН

• Автор: Кузьминов, Валерий Васильевич
• Шифр специальности: 01.04.16
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 328 с. : ил.

Оглавление
Введение

Глава 1. Задачи современной низкофоновой физики и роль газовых детекторов

ионизирующих излучений в их решении

§ I. Изучение характеристик нейтринного излучения Солнца

§ 2. Изучение свойств нейтрино

5 3. Поиск двухнейтринного, безнейтринного двойного бета-распада различных

изотопов

§ 4. Прямые измерения массы электронного (анти) нейтрино

§ 5. Поиск слабовзаимодействующих массивных частиц (WIMP) и других

кандидатов на «темную» массу Вселенной

Глава 2. Характеристики низкофоновых газовых детекторов ионизирующих
излучений
§ 1, Ионизационный режим
1.1. Ионная компонента
1.2. Электронная компонента
1.3. Типы ионизационных камер
1.4. Особенности работы в низкофоновых условиях
§ 2. Пропорциональный режим
2.1. Электронная компонента
2.2. Ионная компонента
2.3. Энергетическое разрешение
2.4. Особенности конструкции низкофоновых пропорциональных
счётчиков
§ 3. Фон газовых детекторов
§ 4. Радиоактивность рабочих газов
§ 5. Многосекщюнный пропорциональный счётчика высокого давления
§ 6. Конструкционные материалы низкофоновых детекторов
§ 7. Газо-вакуумная установка для заполнения счётчиков
§ 8. Возможности использования низкофоновых пропорциональных счётчиков
для решения прикладных задач
8.1. Миниатюрный пропорциональный счётчик из кварцевого стекла
8.2. Многонитяной бесстсночный пропорциональный счётчик для рентгеноспектрального флуоресцентного анализа
Глава 3. Исследование формы ß-спектра |4С
§ 1. Методика измерений
1.1. Схема эксперимента
1.2. Выбор материала нити
1.3. Выбор состава и давления рабочего газа
1.4. Краевой эффект
1.5. Особенности параллельной работы центрального и защитного
счётчиков
1.6. Влияние условий калибровки на точность измерений
формы ß-спектра |4С
1.7. Выбор оптимальной активности |4С
1.8. Факторы, искажающие форму экспериментального ß-спектра
§ 2. Методика расчётов
2.1. Расчёт аппаратурных искажений
2.2. Расчёт модельного спектра
2.3. Результаты сравнения экспериментального и расчётного спектров
Глава 4. Эксперименты по поиску 2В'-распада 136Хе
§ 1. Теоретические ожидания
§ 2. Методика ионизационной камеры высокого давления
2.1. Схема детектора
2.2. Методика измерений
2.3. Обработка данных
2.4. Результаты измерений
§ 3. Методика бесстеночных пропорциональных счётчиков высокого давления
3.1. Конструкция детектора
3.2. Рабочие характеристики счётчиков
3.3. Полная схема включения счетчиков
3.4. Сбор данных
3.5. Условия измерений

3.6. Измерение энергии
3.7. Измерение координаты
3.8. Определение длины ионизационного трека
3.9. Результаты основных измерений
§ 4. Методика больших медных пропорциональных счётчиков высокого
давления
4.1. Особенности конструкция детектора
4.2. Рабочие характеристики м.п.с
4.3. Модернизация низкофоновой установки и регистрирующей аппаратуры
4.4. Обработка оцифрованных импульсов
4.5. Результаты первого этапа основных измерений
4.6. Результаты полного цикла измерений
4.7. Перспективы методики
§ 5. Современное состояние исследований 2В'-распада |36Хе
Глава 5. Эксперименты но поиску 2ß+-, ек ß+- и екек-процессов в 7SKr и |24Хе
§ 1. Установка с цилиндрической ионизационной камерой для исследования
2ß+- и ек ß^-процессов в 78Кг
1.1. Конструкция ионизационной камеры
1.2. Собственный фон образца обогащённого криптона
1.3. Экспериментальная установка
1.4. Результаты измерений
§ 2. Установка с бесстеночным пропорциональным счётчиком для исследования
2К - захвата в 78Кг и |24Хе
2.1. Методика эксперимента
2.2. Результаты измерений для ,24Хе
2.3. Результаты измерений для 78Кг
§ 3. Установка с медным пропорциональным счётчиком высокого давления для
исследования 2К - захвата в 78Кг и 124Хе
3.1. Методика эксперимента
3.2. Процедура обработки формы импульсов
3.3. Результаты измерений
3.4. Перспективы метода для поиска 2К-захвата ,24Хе
§ 4. Редкие физические эффекты, регистрируемые одновременно с

Наиболее информативным детектором по изучению характеристик (2vP(5)—распада различных изотопов в настоящее время является установка "NEMO-3", введенная в строй в 2003г. в подземной лаборатории Модан (Modan Underground Laboratory) расположенной в ответвлении автомобильного тоннеля Фреджюс (Frejus) между Францией и Италией. Толща горных пород над лабораторией эквивалентна 4800 м.в.э.. Поток космических лучей составляет 4 м~2сут_| [60]. Детектор NEMO-3 имеет форму тора (рис. 1.5) с наружным диаметром 6,0 м и высотой 2,8 м. Он разделен на 20 вертикальных секторов.
Регистрация событий осуществляется комбинированным методом с использованием трековых газовых детекторов, сцинтилляционных детекторов и магнитного поля. Внутренние и внешние цилиндрические стенки тора и торцы покрыты секционированными пластмассовыми сцинтилляционными детекторами, которые просматриваются фотоумножителями, изготовленными из низкофонового стекла (3- и 5-дюймовыми ФЭУ фирмы Хамамацу). Полное количество детекторов - 1940. Полная масса сцинтилляторов составляет 6400 кг. Площадь рабочей поверхности - около 50 м~, расстояние между стенками ~ 2 м.
213—Источники в виде тонкой фольги расположены по коаксиальной цилиндрической поверхности посредине между наружной и внутренней стенками из пластических
Рис.1.5. Схематический вид детектора NEMO-3.