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 плазмы

Диссертационная работа:

Гусев Анатолий Александрович. Измерение потоков электронов космических лучей с использованием детекторов переходного излучения : ил РГБ ОД 61:85-1/1286

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

Стр.

ВВЕДЕНИЕ 4

ГЛАВА I. МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЯ ПОТОКОВ ЭЛЕКТРОНОВ ВЫСОКИХ

ЭНЕРГИЙ В КОСМИЧЕСКИХ ЛУЧАХ 9

1,1, Особенности экспериментальной методики 9

1,2, Эксперименты,использующие электронные методы II

1.3. Разностный метод идентификации электронов ... 26

1.4. Эксперименты, использующие визуальные методы 29

ГЛАВА П. ДЕТЕКТОР РЕНТГЕНОВСКОГО ПЕРЕХОДНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ 37

2.1. Расчет параметров детектора 37

2.2. Конструкция и характеристики детекторов 52

2.3. Временное согласование детекторов 59

2.4. Калибровка детектора на ускорителях электро
нов
64

ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ П 68

ГЛАВА Ш. ПРИБОР ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СПЕКТРА ЭЛЕКТРОНОВ КОСМИ
ЧЕСКИХ ЛУЧЕЙ ВЫСОКИХ ЭНЕРГИЙ
70

3.1. Назначение и конструкция детекторов 70

3.2. Логическая схема спектрометра 76

3.3. Настройка детекторов спектрометра 86

3.3.1. Сцинтилляционно-черенковские телескопы .... 86

3.3.2. Ливневой калориметр 92

3.3.3. Пропорциональные счетчики детекторов РПИ .. 99

3.4. Геометрический фактор спектрометра 101

3.5. Энергетическое разрешение калориметра ....... 105

3.6. Спектр электронов на уровне моря ИЗ

ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ Ш „ 117

ГЛАВА ІУ. АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ ОБРАБОТКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬ
НОЙ ИНФОРМАЦИИ
119

4.1. Условия проведения эксперимента 119

4.2. Структура пакета подпрограмм для автоматизи
рованной обработки данных
120

4.3. Дешифровка показаний телеметрии 124

4.3.1. Оценка достоверности информации .......... 126

4.4. Определение координат ИСЗ 134

4.5. Расчет геомагнитных параметров 136

4.6. Подпрограммы вторичной обработки 140

4.7. Использование пакета 140

ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ ЗУ 141

ГЛАВА У. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ 142

5.1. Фон спектрометра 142

5.2. Стабильность прибора 147

5.3. Использование детекторов РПЙ для идентифика
ции электронов .............................
148

5.4, Вторичные электроны 165

5.5. Спектр первичных электронов 170

ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ У 182

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 185

ЛИТЕРАТУРА 188

- Zf -

Введение к работе:

Потоки электронов высоких ( ?? 100 МэВ) энергий в космическом пространстве и верхней атмосфере Земли интенсивно изучаются уже более 20 лет. Результаты исследований в этой области представляют интерес для астрофизики, физики межпланетного пространства, геофизики. Несмотря на большое число проведенных экспериментов, полученные к настоящему времени данные нельзя признать вполне удовлетворительными ни с точки зрения полноты, ни с точки зрения точности. Такое положение обусловлено тем, что еще полностью не преодолены трудности, связанные с надежной сепарацией электронов от протонной компоненты космических лучей. В результате в ряде экспериментов среди событий, идентифицируемых как электроны, оказываются события, имитируемые протонами и другими компонентами фона. Это находит свое отражение в противоречиях между результатами различных экспериментов.

Целью диссертации явилось экспериментальное изучение возможности применения для идентификации электронов космических лучей принципиально новой методики, основанной на эффекте переходного излучения в рентгеновском диапазоне частот, и проведение измерений с использованием новых детекторов.

Основу работы составляет выполненный на борту искусственного спутника Земли эксперимент со спектрометром электронов высоких энергий, в состав которого, наряду с традиционными, включены детекторы рентгеновского переходного излучения (РПЙ).

Эксперимент был предложен профессором Н.Л.Григоровым, являвшимся на начальном этапе работы ее организатором.

Актуальность работы. Б настоящее время ведутся поиски модели Галактики, в рамках которой удалось бы наилучшим образом согласовать между собой результаты различных наблюдений. Такая модель позволила бы выяснить ряд вопросов, связанных с происхождением космических лучей. Одним из наиболее важных наблюдений для этой цели является измерение спектра галактических электронов вблизи Земли. Однако, различия в полученных к настоящему времени результатах измерений этого спектра выходят за пределы экспериментальных ошибок, даже при невысокой точности измерений.

Необходимость улучшения экспериментальных методов в рассматриваемой области исследований ставит задачу разработки новых типов детекторов для идентификации электронов.

Для исследования потоков вторичных электронов измерения с использованием новой методики представляют интерес как способ независимой проверки результатов, полученных ранее. В частности, при планировании данного эксперимента ставилась задача - проверить наличие в районе экватора под радиационными поясами значительных потоков электронов с энергиями более 100 МэВ.

Естественно, что детекторы переходного излучения могут быть использованы и в других экспериментах по исследованию космических лучей. В этой связи опыт использования детекторов РПИ в аппаратуре, установленной на борту ИСЗ, должен представлять определенный интерес.

Новизна работы. На ИСЗ выполнен эксперимент с использованием детекторов РПИ. Комбинация детекторов спектрометра отличается от той, что применялась для измерения спектра электронов в эксперименте на шарах-зондах, в котором также применялись

- б -

детекторы РПИ.

Непосредственно в реальных экспериментальных условиях получены данные об эффективности детекторов РПЙ, При этом экспериментальные характеристики детекторов совпали с расчетными.

С помощью прибора, содержащего детекторы РПЩна ИСЗ проведено измерение потоков первичных и вторичных электронов. Экспериментально доказано отсутствие в регистрируемом потоке электронов имитаций,обусловленных протонами. Измерена восточно-западная асимметрия потоков электронов, измерен поток вторичных позитронов с энергией более 3,5 ГэВ.

Автор защищает;

  1. Выполненную работу по созданию спектрометра для измерения на ИСЗ потоков электронов высокой энергии, в котором для идентификации электронов использованы детекторы РПИ.

  2. Результаты эксперимента на борту ИСЗ "йнтеркосмос-17"

с указанным спектрометром, свидетельствующие об эффективности использования детекторов РПИ для идентификации электронов в космических лучах.

3. Результаты измерений с помощью указанного прибора:

а) спектра первичных электронов в диапазоне 3,5tI00 ГэВ;

б) спектра вторичных электронов в районе экватора в диа
пазоне 0,11*3,5 ГэВ;

в) восточно-западной асимметрии вторичных электронов с
энергией более ПО МэВ;

г) потока вторичных позитронов с энергией более 3,5 ГэВ.

4. Созданный пакет подпрограмм для автоматизированной об
работки на ЭВМ научной информации с низколетящих спутников.

Научная и практическая значимость работы. В результате эксперимента получены данные, свидетельствующие о том, что де-

текторы ШИ позволяют с высокой эффективностью селектировать электроны из других составляющих космических лучей. Количественное совпадение измеренной в эксперименте величины эффекта РПЙ с расчетной подтверждает адекватность использованной комбинации детекторов экспериментальной задаче и перспективность использования эффекта РПИ для исследования космических лучей.

Применение в данном эксперименте двух методов идентификации электронов подтвердило правильность результатов, полученных ранее с использованием "разностного метода", и позволило однозначно установить факт наличия вторичных электронов высоких энергий в районе экватора.

Более точное измерение спектра вторичных электронов и определение величины потока вторичных позитронов с энергией более 3,5 ГэВ является важным для определения фоновых условий для астрофизических измерений. Данные о потоках вторичных электронов могут оказаться полезными при изучении потоков альбедных электронов от других планет. Некоторые результаты настоящих измерений используются при стандартизации радиационных условий в околоземном космическом пространстве.

Отсутствие восточно-западной асимметрии для вторичных электронов при значительной асимметрии потоков протонов может быть использовано для контроля за правильностью работы приборов, измеряющих поток электронов.

В работе проведен анализ ранее выполненных экспериментов по измерению спектра первичных электронов и выявлены возможные методические погрешности экспериментов, что позволяет определить требования, которым должна удовлетворять экспериментальная аппаратура.

Результаты измерения спектра первичных электронов совмест-

но с результатами проведенного анализа позволили сделать вывод о том, что показатель дифференциального спектра первичных электронов в диапазоне энергий 3*100 ГэВ не превышает 3, что является важным свидетельством в пользу диффузионной модели распространения электронов в Галактике с квазисферическим гало.

Разработан пакет подпрограмм для автоматизированной обработки научной информации с низколетящих спутников. Использование этого пакета позволило свести к минимуму непроизводительную ручную обработку. Пакет полностью или частично внедрен в ряде организаций нашей страны и за рубежом, где используется для обработки информации также и других спутников.

Апробация работы и публикации. Основные материалы диссертации докладывались и обсуждались на семинарах по космофизике в НИИЯФ МГУ, МИФИ, ФИАН, ИЗМИРАН, на Общемосковском семинаре по космическим лучам в ФИАН, на Всесоюзных конференциях по космическим лучам в Ереване (1979 г.) и Самарканде (1981 г.), на Ш Международном семинаре социалистических стран "Научное космическое приборостроение" в Одессе (1982 г,), П Симпозиуме по переходному излучению частиц высоких энергий в Ереване (1983г.).

Результаты представлены и опубликованы в трудах Международных конференций по космическим лучам в Киото (1979 г.) и Париже (1981 г.), ХХШ сессии КОСПАР в Будапеште (1980 г.), ^седьмой,конференции физиков ЧССР в Праге (1981 г.)/и~ряйв"ота^ утей_в_советских и зарубежных научных^отйалахР

Структура и объем диссертации. Диссертация содержит введение, пять глав и заключение. Полный объем работы 198 стр., включая 19 таблиц, 37 рисунков и список цитируемой литературы из 107 наименований.

Подобные работы
Гладков Григорий Александрович
Профили электронной температуры и особенности ЭЦР-нагрева высокотемпературной плазмы стелларатора Л-2М, полученные методом измерения электронно-циклотронного излучения
Фурлетов Сергей Викторович
Трековый детектор заряженных частиц с использованием переходного излучения
Косолапов Владимир Сергеевич
Дистанционное определение вертикальных профилей водности и поля скоростей воздушных потоков в кучевых облаках по наземным и спутниковым измерениям СВЧ-излучения
Салохина Маргарита Марковна
Исследование эффекта понижения высоты барьера в поверхностно-барьерных детекторах ядерных излучений на основе структуры золото-кремний
Воробьев Александр Павлович
Полупроводниковые детекторы ионизирующих излучений на арсениде галлия
Деденко Григорий Леонидович
Моделирование характеристик многомодульных детекторов нейтронного излучения
Негодаев Михаил Александрович
Метод ионно-лучевого распыления и создание новых детекторов ионизирующего излучения
Смирнов Игорь Борисович
Моделирование процессов ионизации газов быстрыми заряженными частицами в газонаполненных детекторах ядерных излучений
Кацоев Валерий Витальевич
Разработка и исследование арсенидгаллиевых детекторов ионизирующих излучений с разделенными областями накопления и считывания заряда
Кекелидзе Георгий Дмитриевич
Создание детектора переходного излучения-трекера "В"-типа для установки АТЛАС большого адронного коллайдера

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