Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Физико-математические науки
Физика приборов, элементов и систем

Диссертационная работа:

Васильев Роман Валерьевич. Точность временных измерений в экспериментах с вакуумными фотодетекторами в нейтринной астрофизике высоких энергий и физике космических лучей : Дис. ... канд. физ.-мат. наук : 01.04.01 Москва, 2005 189 с. РГБ ОД, 61:05-1/813

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

Введение 4

Глава 1. Временные измерения с вакуумными фотодетекторами I!

  1. Временные параметры вакуумных фотодетекторов 11

  2. Методы измерения временных параметров вакуумных фотодетекторов 15

  3. Наносекундные источники света 29

  4. Основные факторы, влияющие на временное разрешение

вакуумных фотодетекторов 37

  1. Преды импульсы в вакуумных фотодетекторах 39

  2. Задержанные импульсы в вакуумных фото детекторах 46

  3. Кинетика анодного свечения в вакуумных фотодетекторах 62

  4. Послеимпульсы в вакуумных фотодетекторах 67 Глава 2. Глубоководные нейтринные телескопы 70

  1. Нейтринный телескоп НТ-200 70

  2. Калибровочная система НТ-200 77

  3. Влияние амплитуды зарегистрированных сигналов на точность временных измерений в нейтринном телескопе НТ-200 80

  4. Влияние гидростатического давления на точность временных Измерений в нейтринном телескопе НТ-200 89

  5. Оптические параметры оптоволоконных кабелей

калибровочной системы НТ-200 98

  1. Многофункциональная глубоководная экспериментальная гирлянда 108

  2. Эксперимент по измерению дисперсии света в глубинных

водах озера Байкал 1 14
Глава 3. Широкоугольные черепковские детекторы широких атмосферных

ливней. 120

3.1. Гибридный вакуумный фотодетектор KBA3AP-370G 120
3.1.1. Фотоэлектронный умножитель для использования в составе

фотодетектора KB A3 AP-370G 122

  1. Налёдный черенковский детектор широких атмосферных ливней 123

  2. Черенковский детектор широких атмосферных ливней ТУНКА-25 146 Глава 4. Атмосферные черенковские телескопы изображения 154

4.1. Атмосферный черенковский детектор гамма-квантов высоких

энергий MAGIC 154

4.2. Временные и амплитудные характеристики фотодетекторов

камеры изображения телескопа MAGIC ! 59

Заключение 177

Благодарности 180

Список литературы 181

Введение к работе:

В настоящее время вакуумные фотодетекторы, классические фотоэлектронные умножители и гибридные фотодетекторы, активно используются практически во всех экспериментах в нейтринной астрофизике высоких энергий и физике космических лучей и играют в них ключевую роль. В большинстве случаев огромное значение для экспериментов имеет временная информация, получаемая с индивидуальных фотодетекторов. Эта информация определяет угловое разрешение детекторов, позволяет эффективно подавлять фоновые события и т.д. Особую важность временная информация с фотодетекторов приобретает в черепковских детекторах, где приходится иметь дело со слабыми световыми потоками и большим уровнем фоновых событий. Это можно проиллюстрировать на примере крупномасштабных глубоководных нейтринных телескопов, получивших большое развитие за последние тридцать лет, и черенковских детекторов широких атмосферных ливней, как широкоугольных, так и узкоугольных. Изучение природных потоков нейтрино и гамма-квантов высоких энергий и первичного космического излучения в области "колена" являются одними из

важнейших задач современной экспериментальной физики высоких энергий, физики космических лучей и астрофизики. Поэтому особую актуальность приобретают исследования временных и амплитудных параметров вакуумных фотодетекторов как базовых элементов большинства экспери\!ентов в этих областях физики.

Приведем примеры наиболее известных экспериментов в нейтринной астрофизике высоких энергий, физике космических лучей, гамма-астрономии высоких энергий, в которых временная информация с вакуумных фотодетекторов играет ключевую роль. Более пяти лет успешно работает первый и пока единственный в мире глубоководный нейтринный телескоп НТ-200 на озере Байкал [1,2]. Работы над аналогичными проектами ведутся в Средиземном море - ANTARES [3], NESTOR [4] и NEMO [5]. В Антарктиде, на Южном Полюсе, на глубине 1+2 км во льду несколько лет функционирует нейтринный телескоп AMANDA [6]. Там же начаты работы по созданию гигантского детектора ICECUBE [7] с рабочим объемом ~1 км1. Начаты также обсуждения проекта детектора GVD с таким же объемом на базе нейтринного телескопа НТ-200 на оз.Байкал [8]. Если же обратиться к области несколько меньших энергий, то в первую очередь следует упомянуть подземные черенковские нейтринные детекторы SUPER-KAMIOK.ANDE [9] и SNO [10]. Во всех этих экспериментах число используемых вакуумных фото детекторов составляет от нескольких сотен до более десяти тысяч.

Регистрация черенковского излучения от ШАЛ является одним из самых эффективных средств для изучения первичного космического излучения в области так называемого "колена" (Е -3-Ю'5 эВ). На сегодняшний день в этой области спектра работают широкоугольные черепковские детекторы ТУНКА [II] в России, BLANCA [12] в США и VULCAN [ІЗ] на Южном Полюсе. На протяжении 10 лет успешно функционировал черепковский детектор AIROBICC [14] на Канарском острове Ла-Пальма в Испании. В области ультра высоких энергий (Е >1017 эВ) много лет работает Якутская комплексная установка [15]. Активные работы ведутся по созданию гигантского детектора ШАЛ (Scir —3000 км") Pierre Auger Observatory [16], в котором будут задействованы в обшей сложности -15000 вакуумных фотодетекторов разного класса. Подготавливаются и спутниковые эксперименты с использованием большого числа вакуумных фотодетекторов, например, эксперимент EUSO [17].

Бурное развитие получила за последние 20 лет наземная гамма-астрономия высоких энергий. Первое поколение атмосферных черепковских телескопов изображения (IACT) WHIPPLE [IS], HEGRA [і9], CANGAROO [20], TACTIC [21] завершает свою деятельность триумфальным детектированием гамма-квантов высоких энергий от остатков сверхновых звезд, двойных звездных систем, активных галактических ядер (AGN) и т.д. Второе поколение наземных гамма-телескопов: MAGIC [22], H.E.S.S. [23], VERITAS [24], CANGAROO-lII [25], имеют или будут иметь

чувствительность на порядок или более большую по сравнению со своими предшественниками и полностью перекроют энергетическую область, ранее неисследованную спутниковыми и наземными экспериментами.

Во всех этих экспериментах вакуумные фотодетекторы играют исключительно важную роль, определяя энергетические пороги и угловое разрешение телескопов. Для успешного выполнения задач, стоящих перед экспериментами, использующими вакуумные фотодетекторы, и адекватной интерпретации результатов экспериментов необходимо в полной мере знать временное разрешение фотодетекторов и учитывать все факторы, влияющие на временное разрешение.

Цель работы. Целью настоящей работы являлось изучение временного разрешения вакуумных фотодетекторов и факторов, влияющих на временное разрешение, исследование точности временных измерений в экспериментах с вакуумными фотодетекторами, точности калибровочных измерений. Работа выполнена в рамках работ по созданию нейтринного телескопа НТ-200 и широкоугольного черенковского детектора ШАЛ ТУНКА. Научная новизна и практическая ценность работы. В ходе выполнения настоящей работы были выявлены и исследованы основные факторы, влияющие на временное разрешение вакуумных фотодетекторов -классических фотоэлектронных умножителей и гибридных фотодетекторов. Изучена природа предымпульсов, задержанных импульсов и послеимпульсов. Исследованы факторы, оказывающие влияние на точность

временных измерений в экспериментах с вакуумными фотодетекторами в экспериментах в нейтринной астрофизике высоких энергий, физике космических лучей и наземной гамма-астрономии высоких энергий. Изучены точности калибровочных измерений в глу&оководном нейтринном телескопе НТ-200 на озере Байкал, в наледном черепковском детекторе ШАЛ и широкоугольном черенковском детекторе ШАЛ ТУНЬСА. Основные результаты, представленные к защите.

Основными результатами, представленными к защите, являются результаты работ по исследованию точности временных измерений с вакуумными фотодетекторами в экспериментах в нейтринной астрофизике высоких энергий и физике космических лучей, изучению факторов, влияющих на временное разрешение вакуумных фотодетекторов, влиянию среды на точность временных измерений в глубоководных нейтринных телескопах. Апробация работы. Результаты и выводы, содержащиеся в диссертации, докладывались на межрегиональных конференциях по физике космических лучей в г.Москве в 2000 гг. и в г.Дубне в 2002 г, Международных конференциях по физике космических лучей в 2001г. (Гамбург, Германия), фотодетектированию в 1999г. (г.Бон, Франция) и черенковским детекторам в 2002г. (г.Пилос, Греция). Результаты работ докладывались на научных семинарах в ИЯИ РАН, НИИЯФ МГУ и ОИЯИ, на рабочих совещаниях коллаборации "Байкал".

Публикации. Сущность и новизна исследований, выполненных по теме данной диссертации, изложены в статьях, опубликованных в журналах Приборы и Техника Эксперимента, Nuclear Instruments and Methods A, Astroparticle Physics, Ядерная физика, Progress in Paricle and Nuclear Physics, Физика Элементарных Частиц и Атомного Ядра (ЭЧАЯ), IEEE Transactions on Nuclear Science, в трудах межрегиональных и международных конференций по физике космических лучей и физике нейтрино. Всего по теме диссертации опубликовано 27 работ, из них 19 в реферируемых журналах.

Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, 4 глав и заключения. Общее количество страниц составляет 189, рисунков - 83 и таблиц-7.

Вклад автора: Автором непосредственно были разработаны все электронные измерительные стенды, использовавшиеся в данной работе. При самом активном участии автора были проведены исследования факторов, влияющих на временное разрешение вакуумных фотодетекторов. Вклад автора был решающим в разработке наносекундных световых источников для калибровочных измерений в черенковских детекторах, в планировании и проведении специального эксперимента по измерению дисперсии света в глубинных водах оз. Байкал, в разработке мобильного измерительного стенда для проведения ремонтных и профилактических работ с оптоволоконной калибровочной системой нейтринного телескопа НТ-200. Лично автором

выполнены исследования оптических параметров всех оптоволоконных кабелей телескопа. Благодаря усилиям автора проведены исследования временного разрешения вакуумных фотодетекторов наледного черенковского детектора Байкальского нейтринного эксперимента и черенковского детектора ШАЛ ТУНКА в условиях светового фона ночного неба. Вклад автора был определяющим и при проведении исследований вакуумных фотодетекторов атмосферного черенковского телескопа гамма-квантов высоких энергий MAGIC.

Подобные работы
Волошин Кирилл Геннадьевич
Разработка и оптимизация плоско-параллельных камер для системы измерения времени пролета заряженных частиц эксперимента ALICE
Алексеев Николай Николаевич
Ускорительно-накопительный комплекс для экспериментов по физике высокой плотности энергии в веществе и релятивистской ядерной физике
Жигунов Валерий Павлович
Новые методы учета многократного рассеяния и аппаратной функции детектора в обработке данных физики высоких энергий
Виноградов Юрий Иванович
Разработка и применение автоматизированных систем измерений, контроля и управления для исследований в области ядерной физики низких энергий
Брандин Андрей Владимирович
Ультрафиолетовые лазерные калибровочные системы в физике частиц высоких энергий
Мартынюк Михаил Владимирович
Методы повышения точности измерений в системе спектрометрии временных задержек
Абрамов Виктор Иванович
Вопросы повышения точности измерений линейной поляризации радиоизлучения космических источников на радиотелескопе РАТАН-600
Кудашев Ефим Борисович
Турбулентные пульсации давления в гидродинамической акустике (Методы измерений и результаты экспериментов)
Гаврин Владимир Николаевич
Измерение потока солнечных нейтрино Галлий-германиевым нейтринным телескопом : Российско-Американский галлиевый эксперимент - SAGE
Катков Игорь Игоревич
Измерение неупругого рождения J/f-мезонов в процессах глубоконеупругого рассеяния на электрон-протонном коллайдере hera в эксперименте zeus

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net