Исследование спектра и интенсивности темновых шумов ФЭУ детектора Борексино

• Автор: Орехов, Денис Иосифович
• Шифр специальности: 01.04.16
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 148 с. : ил.

Оглавление
Введение

Глава 1. Проблема детектирования солнечных нейтрино

1.1. Стандартная Солнечная Модель и поток нейтрино на Земле

1.2. Необходимость измерения потока солнечных нейтрино

1.3. Виды нейтринных детекторов, их особенности

1.4. Эксперименты по детектированию солнечных нейтрино

1.5. Модель нейтринных осцилляций Глава 2. Детектор Борексино

2.1. Общее описание

2.2. Устройство детектора

2.3. Особенности и преимущества детектора

2.4. Устройство аппаратной части детектора
2.5. Описание программного обеспечения детектора
2.6. Алгоритм обработки данных
Глава 3. Контроль темповых шумов ФЭУ в детекторе Борексино
3.1. Физическая природа темновых шумов ФЭУ
3.2. Особенности работы ФЭУ в однофотоэлектронном режиме
3.3. Необходимость контроля темновых шумов
3.4. Требования к системе контроля темновых шумов
3.5. Использование шины САК
3.6. Устройство системы контроля темновых шумов
3.7. Возможность использования системы в других физических установках Г лава 4. Анализ темновых шумов ФЭУ
4.1. Необходимость анализа темновых шумов ФЭУ
4.2. Обзор существующих работ по анализу темновых шумов
4.3. Особенности системы анализа темновых шумов детектора Борексино
4.4. Направления исследования и полученные результаты
4.4.1. Общие характеристики темновых шумов ФЭУ
4.4.2. Влияние темновых шумов на частоту срабатывания триггеров событий
4.4.3. Определение ФЭУ с высоким уровнем темнового шума
4.4.4. Форма спектра сигнала с ФЭУ (оценка периодических вариаций с использованием Фурье-анализа)
4.4.5. Корреляции между отдельными ФЭУ и группами ФЭУ детектора
4.4.6. Зависимость от внешних макроскопических параметров
4.4.7. Изучение характера изменения сигнала с течением времени
4.4.8. Изучение влияния переходных процессов в детекторе на работу ФЭУ
4.4.9. Результаты, полученные в эксперименте Борексино Заключение
Список литературы

Введение
Актуальность работы
Исследование характеристик темновых шумов ФЭУ детектора Борексино играет большую роль в обеспечении работоспособности установки и корректной регистрации солнечных нейтрино.
Детектор Борексино (Италия) предназначен для прямого измерения потока солнечных нейтрино с энергией 0,86 МэВ в режиме реального времени. 7Ве-нсйтрино образуются в реакции рр цикла на Солнце:
7Ве + е' —+ 7Ы + уе.
90% нейтрино, образующийся в этой реакции, имеют энергию 0,86 МэВ, а 10% - 0,38 МэВ. Детектирование происходит в реакции упругого рассеяния нейтрино на электронах в сцинтилляторе:
е" + ус —> е" + Уе
Электрон отдачи с"' вызывает сцинтилляцию, а образовавшиеся в этом процессе фотоны регистрируются ФЭУ. Теоретический спектр электронов отдачи имеет вид непрерывного плато, область спада которого приходится на энергию 0,66 МэВ, но из-за ограниченного энергетического разрешения детектора происходит его расширение до 0,8 МэВ. В эксперименте регистрируются электроны, взаимодействовавшие с 7Ве~нейтрино, в диапазоне энергий 0,25 - 0,80 МэВ. Измерение потока нейтрино позволит подтвердить существование нейтринных осцилляций для 7Ве-нейтрино, уточнить параметры и конкретную модель осцилляций, подтвердить механизмы реакций, обеспечивающих светимость Солнца.
Рабочим веществом детектора является органический сцинтиллятор, который контролируется 2212 фотоэлектронными умножителями (ФЭУ). Кроме того в качестве мюонного вето используется еще 208 ФЭУ. Таким образом, фиксирование реакции рассеяния нейтрино на электронах происходит путем обработки сигналов с ФЭУ. В связи с этим состояние ФЭУ необходимо контролировать. Темповой шум является неотъемлемой характеристикой ФЭУ. Поэтому одним из основных контролируемых параметров в детекторе является интенсивность темнового шума ФЭУ. Слишком высокий или слишком низкий уровень интенсивности темнового шума свидетельствует о

объем служит для подавления внутреннего фона детектора. Сцинтиллятор помещен в прозрачную нейлоновую сферу толщиной в 150 мкм, имеющую диаметр 8.5 метров.
Рис. 9. Схема детектора Борексино.
Сцинтиллятор состоит из псевдокумола (1,2,4-триметилбензина) с добавлением РРО (2,5-дифенилоксазола). Концентрация добавки 1,5 г/л, общий
вес (270 000_кг) х 1 5 х 1 о-3 кг/ «465кг (0,17% по весу). Сцинтилляционный выход данной
0,876 и/ /л

смеси довольно высок и примерно равен 10 000 фотонов/МэВ. Псевдокумол был выбран из-за большой длины поглощения светового излучения, превышающей 7 метров, подходящих механических свойств, высокой химической чистоты, а также по причине
2100 м3 водяной бак: -13=9 м, Н=16,9м:
- 208 ФЭУ в воде, смотрящих наружу:
- защита от р, у н п
278т. РС+РРО(1
Стальная сфера (13=6,85 м): -221 2 8" ФЭУ;
- 1 350 м3 РС+ЭМ Р (5.0 г/л)
Две 125 МКМ нейлоновые сферы:
-13=4,25 м;
-13=5,5 м (13п-барьер)