Материал: Международная телекоммуникатсионная конферентсия Молодеж и наука Ч.2 2015

Уникальная научная установка «Экспериментальный комплекс НЕВОД»

Н.Е. ФОМИН Научный руководитель – О.И. ЛИКИЙ, аспирант

Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ»

ДЕТЕКТИРУЮЩИЕ СТАНЦИИ УСТАНОВКИ НЕВОД-ШАЛ

Вработе приводятся результаты исследования характеристик элементов сцинтилляционных счетчиков установки НЕВОД-ШАЛ. На основе полученных результатов разработана методика формирования и настройки детектирующих станций (ДС). Проведена сборка и настройка ДС пяти кластеров установки НЕВОД-ШАЛ.

Всоставе УНУ НОЦ НЕВОД запущена центральная часть ливневой установки НЕВОД-ШАЛ [1, 2], включающая 5 кластеров. Кластер установки состоит из четырёх детектирующих станций (ДС), каждая из которых, в свою очередь, включает 4 сцинтилляционных счётчика частиц электронно-фотонной компоненты ШАЛ.

Счетчик НЕВОД-ШАЛ состоит из сцинтиллятора NE102A с размерами 800×800×40 мм3 и ФЭУ Philips XP3462, размещенных внутри пирамидального корпуса из нержавеющей стали. Четыре счетчика ДС устанавливаются внутрь специальных защитных корпусов.

Сборка счетчиков и формирование ДС проводится с учетом относительной чувствительности ФЭУ и относительного световыхода пластин так, чтобы счетчики одной ДС имели близкие значения средних откликов

на прохождение одиночных мюонов («мюонный» пик). Для обеспечения диапазона ДС по числу регистрируемых частиц ~ 10000 част./м2 значение «мюонного» пика должно быть ~ 13 пКл.

Вдокладе обсуждаются конструктивные особенности ДС, методика и результаты исследования относительного световыхода сцинтилляционных пластин NE102A и относительной чувствительности ФЭУ Philips XP3462. Приводится описание методики отбора ФЭУ и сцинтилляторов для счетчиков ДС НЕВОД-ШАЛ. Представлены результаты настройки отклика ДС для 5 кластеров центральной части установки НЕВОД-ШАЛ.

Работа выполнена в Научно-образовательном центре НЕВОД.

Список литературы

1.Шульженко И.А. и др. Проект установки НЕВОД-ШАЛ для регистрации широких атмосферных ливней // Известия РАН. Серия физическая. 2013. т. 77. № 5. c. 710.

2.И.А. Шульженко и др. Статус эксперимента НЕВОД-ШАЛ // Известия РАН. Серия физическая. 2015. т. 79, № 3, с. 425.

_______________________________________________________________________

46 ISBN 978-5-7262-2222-6. XIX конференция «Молодежь и наука»

Уникальная научная установка «Экспериментальный комплекс НЕВОД»

А.А. ЛАХОНИН Научный руководитель – Д.М. ГРОМУШКИН, к.ф.-м.н.

Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ»

СБОРКА И ТЕСТИРОВАНИЕ ЭН-СЧЕТЧИКОВ ДЛЯ ДЕТЕКТОРА УРАН

Приводится краткое описание основных этапов сборки эн-счетчиков, стенда для тестирования и методики тестирования эн-счетчиков, а так же их результаты.

В рамках программы развития УНУ НЕВОД создается детектор УРАН, для регистрации нейтронной компоненты широких атмосферных ливней (ШАЛ)[1], состоящий из 72 эн-счетчиков.

На начальном этапе происходит сборка эн-счетчиков, схема которого представлена на рисунке 1, где 1 – крышка с подвеской, 2 – ФЭУ-200, 3 – светозащитный корпус, 4 – светоотражающий конус, 5 – сцинтиллятор

ZnS(Ag)+B2O3, 6 - подложка.

ливается на ДИУ) и со своим ДИУ (порог устанавливается на АЦП). Методика тестирования счетчиков основана на отборе тепловых

нейтронов по форме импульса сигнала. При данной методике набирается спектр для каждого счетчика зарегистрированных тепловых нейтронов (рисунок 2).

_______________________________________________________________________

Уникальная научная установка «Экспериментальный комплекс НЕВОД»

(а) (б)

Рис. 2. Спектры тепловых нейтронов, (а)-тестирование с эталонным ДИУ, (б)-тестирование со своим ДИУ

Темп счета тепловых нейтронов в среднем составил 3.74 нейтрона в секунду, отклонение от данной величины на всех протестированных счетчиках составило не более 15%. Данная величина соответствует эффективности регистрации нейтронов около 20% [2]. На рисунке 3 представлено распределение темпов счета.

Рис. 3. Распределение темпов счета

В ходе работы было собрано и настроено 72 эн-счетчика установки УРАН. Получены спектры тепловых нейтронов для всех счетчиков.

Работа выполнена в Научно-образовательном центре НЕВОД.

Список литературы

1.Громушкин Д.М., Барбашина Н.С., Лахонин А.А., Петрухин А.А., Стенькин Ю.В., Хомяков В.В., Шульженко И.А., Яшин И.И. Установка УРАН для регистрации нейтронов в ШАЛ. // Научная сессия НИЯУ МИФИ-2015. Аннотации докладов. Т.1. М.: НИЯУ МИФИ, 2015. С.110

2.M.B. Amelchakov, F.A. Bogdanov, D.M. Gromushkin, and others. Large scintillator ENdetector with natural boron for EAS study. //The 34th International Cosmic Ray Conference (ICRC-2015). Hague, Netherlands, 30 July– 06 August 2015. Book of Abstracts. ID 997. P. 287.

_______________________________________________________________________

48 ISBN 978-5-7262-2222-6. XIX конференция «Молодежь и наука»

Уникальная научная установка «Экспериментальный комплекс НЕВОД»

К.О. ЮРИН Научный руководитель – И.И. ЯШИН, д.ф.-м.н., профессор

Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ»

РЕГИСТРИРУЮЩАЯ ЭЛЕКТРОНИКА УСТАНОВКИ ДЛЯ РЕГИСТРАЦИИ АТМОСФЕРНЫХ НЕЙТРОНОВ ПРОЕКТА УРАН

Приводится описание регистрирующей электроники установки для регистрации атмосферных нейтронов проекта УРАН, процесса её тестирования и настройки. Регистрирующая электроника включает 12-разрядные АЦП в каждом канале, с частотой дискретизации 200 МГц и возможностью уменьшения тактовой частоты по заданным условиям.

Установка для регистрации атмосферных нейтронов УРАН предназначена для регистрации нейтронной компоненты широких атмосферных ливней (ШАЛ) в области энергий космических лучей 1013 – 1016 эВ [1]. УРАН позволит совместно с уникальным комплексом НЕВОД осуществить мультикомпонентное исследование характеристик ШАЛ. Проект УРАН создается в научно-образовательном центре НЕВОД (НИЯУ МИФИ) [2], в сотрудничестве с Институтом ядерных исследований РАН.

УРАН включает 76 счетчиков тепловых нейтронов, объединенных в кластерные структуры по 12 счетчиков, расположенных на крышах зданий вокруг комплекса НЕВОД. Общая площадь детектора ~ 103 м2.

Для регистрации электромагнитной и нейтронной компонент ШАЛ используются 12-канальные блоки амплитудного анализа с интегрированным контроллером БААК12.

Применяется три вида плат БААК12 (БААК12-200, БААК12Н и БААК12-100). Плата БААК12-200 с частотой дискретизации 200 МГц подключается к 12-му диноду ФЭУ счетчика и предназначена как для регистрации электронной компоненты ШАЛ, так и запаздывающих нейтронов благодаря переключению на работу с тактовой частотой 1МГц по заданным условиям. Плата БААК12-200Н с частотой дискретизации 200МГц подключается к 7-му диноду ФЭУ и предназначена для увеличения динамического диапазона регистрации электронной компоненты ШАЛ. Плата БААК12-100 имеет частоту дискретизации 100 МГц и служит для вариационных задач. Каждая плата имеет 12 каналов, что позволяет осуществить подключение детекторов одного кластера. Работа плат БААК12 на одной частоте осуществляется модулем синхронизации, кото-

_______________________________________________________________________

Уникальная научная установка «Экспериментальный комплекс НЕВОД»

рый раздает тактовые сигналы и временные метки по оптоволоконной линии связи для единого времени внутреннего таймера.

Программная часть электроники осуществляет параллельную работу всех плат детектора и дает возможность индивидуальной настройке имеющихся параметров БААК12. Основной проблемой реализации управления работой регистрирующей электроники является большое количество плат, которые имеют индивидуальные значения рабочих параметров. С целью решения этой задачи планируется создать базу данных, интегрированную в программу по загрузке параметров регистрирующей электроники.

Такая база данных позволит автоматизировать загрузку параметров платы и открывает возможность дальнейшего увеличения функциональных возможностей всей системы.

Дальнейшая разработка электроники проекта УРАН предусматривает создание системы автоматического мониторинга и запуска электроники, которая позволит в автоматическом режиме осуществлять контроль программных и аппаратных ошибок и принимать меры по их устранению путем управления питанием плат БААК12 и повторным запуском рабочей программы.

Работа выполнена на уникальной научной установке НЕВОД при финансовой поддержке государства в лице Минобрнауки России (проект RFMEFI59114X0002) и гранта Ведущей научной школы НШ-4930.2014.2.

Список литературы

1.Gromushkin D.M., et al. Journal of Physics: Conference Series, 409 (2013) 012044.

2.Сайт НОЦ НЕВОД//http://www.nevod.mephi.ru/

_______________________________________________________________________

50 ISBN 978-5-7262-2222-6. XIX конференция «Молодежь и наука»