Методика измерения энергетического спектра первичного космического излучения в области энергий свыше 1016 эВ с помощью аэростатной установки "Сфера"

• Автор: Петрова, Елена Алексеевна
• Шифр специальности: 01.04.23
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1998
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 120 с.

Оглавление
Введение
1 Энергетический спектр первичного космического излучения
1.1 Особенности энергетического спектра первичного космического излучения
1.2 Экспериментальное измерение энергетического спектра ПК Л
1.3 Метод измерения полного потока черенковского света
1.4 Проекты будущих экспериментов
2 Описание установки СФЕРА
2.1 Детекторы света
2.2 Измерительная аппаратура
2.2.1 Микрокомпьютер
2.2.2 Измерительные каналы
2.2.3 Блок питания
2.3 Калибровка детекторов света
2.3.1 Квантовая эффективность ФЭУ
2.3.2, Коэффициент усиления ФЭУ
2.3.3 Относительная калибровка детекторов света
2.4 Алгоритм автоматического управления работой аппаратуры
2.4.1 Контроль параметров работы установки
2.4.2 Контроль за порогами срабатывания каналов

2.5 Выводы
3 Моделирование работы установки
3.1 Процедура моделирования искусственных событий
3.1.1 Амплитуда сигнала в детекторе
3.1.2 Учет сферической аберрации зеркала
3.1.3 Время прихода света в детектор
3.1.4 Учет флуктуаций
3.1.5 Наложение аппаратурных критериев отбора
3.2 Моделирование моноэнергетичных событий
3.2.1 Эффективная площадь регистрации
3.3 Моделирование энергетического спектра
3.3.1 Переход к первичной энергии
3.3.2 Эффективный телесный угол установки
3.4 Выводы
4 Экспериментальные данные
4.1 Условия проведения эксперимента
4.1.1 Программа измерений
4.1.2 Контроль параметров работы установки
4.1.3 Средний световой фон
- 4.2 Амплитудные спектры
4.3 Энергетический спектр
4.3.1 Погрешность в определении первичной энергии
4.4 Фоновые события
4.5 Данные, полученные при условии М2
4.6 Выводы
Заключение
Литература
Введение
Изучение особенностей энергетического спектра первичных космических лучей (ПКЛ) является важным для понимания особенностей условий происхождения и распространения космических лучей в межзвездном пространстве. Однако, имеющиеся в настоящее время экспериментальные данные об энергетическом спектре ПКЛ в диапазоне энергий 1015 - 1019 эВ недостаточно хорошо согласуются друг с другом. В связи с этим представляется актуальным развитие нового метода, позволяющего измерять энергетический спектр в широком диапазоне энергий.
Настоящая работа посвящена практической реализации нового, ранее не использовавшегося метода измерения энергетического спектра первичного космического излучения путем регистрации потока черепковского света широких атмосферных ливней (ШАЛ), отраженного от заснеженной поверхности земли, с помощью прибора, поднятого над ней
на некоторую высоту на привязном аэростате. Этот метод является ка-
• лориметрическим, в качестве калориметра используется вся толща ат-
мосферы. Используя этот метод, можно обеспечить большую эффективную площадь регистрации с помощью компактного недорогого прибора. В отличие от наземных установок, регистрирующих черенковский свет с помощью ограниченного числа детекторов, расположенных на значительном расстоянии друг от друга, в данном методе собирается весь черенковский свет ливня. Это уменьшает зависимость результатов от формы функции пространственного распределения черенковского света и ее флуктуаций.

граммно устанавливать значения кратности совпадений любых сработавших каналов от 1 до 19. Введение кратности совпадения больше единицы позволяет уменьшить частоту срабатывания каналов от флуктуаций фоновой засветки.
Измерительные каналы выполнены на базе микросхем серии 1533 с повышенным быстродействием и пониженным потреблением энергии. Применены компараторы серии 597СА2 с временем включения/выключения ~ 12 не.
2.2.3 Блок питания
Блок питания установки состоит из программ регулируемого высоковольтного источника напряжения для питания ФЭУ и нескольких низковольтных источников напряжения для„питания измерительных каналов и микрокомпьютера. В блоке питания предусмотрена возможность отключения измерительной части аппаратуры от питания во время, до и после измерений для уменьшения потребления энергии. Примененные в блоке питания импульсные источники стабилизированного напряжения имеют средний КПД не менее 80%. Значение высокого напряжения определяется цифро-аналоговым преобразователем в диапазоне от 1200 до 2000 В с минимальной дискретностью 10 В. Для защиты фотоумножителей от большого тока, ведущего к разрушению ФЭУ, в блоке предусмотрено аварийное отключение питания ФЭУ при возникновении суммарного тока в анодных цепях всех ФЭУ свыше 3 мА.
" Высокое напряжение контролируется микрокомпьютером путем измерения напряжения на делителе напряжения с коэффициентом деления 1000. Кроме того контролируется суммарный ток анодов девятнадцати фотоумножителей. Т.к. при данной системе питания к анодам подводится высокое напряжение, для измерения тока применяется оптоизолирующий модуль фирмы ДгауЫЦ с диапазоном измерения от 0 до 20 мА и дискретностью б мкА.