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

Уникальная научная установка «Экспериментальный комплекс НЕВОД»

П.В. СЁМОВ Научный руководитель – Д.М. ГРОМУШКИН, к.ф.-м.н., ассистент

Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ»

ТЕСТИРОВАНИЕ ИНТЕГРАТОРОВ-УСИЛИТЕЛЕЙ И ПРЕДУСИЛИТЕЛЕЙ ДЛЯ ДЕТЕКТОРА УРАН

Приводится описание результатов тестирования интеграторов усилителей и предусилителей для детектора УРАН.

ВНаучно-образовательном центре НЕВОД создается детектор для регистрации атмосферных нейтронов (УРАН), состоящего из 72 энсчетчиков способных одновременно регистрировать две основные компоненты ШАЛ: электронную (э) и нейтронную (н).

Вдетекторе используются интеграторы-усилители (ИУ) и предусилители (ПУ), которые устанавливаются на корпусе эн-счетчика. Для определения линейности диапазона оцифровки сигнала АЦП от 0 мВ до 3000 мВ

икоэффициента усиления был создан стенд (рисунок 1), который состоит из: источника постоянного питания (±12В), генератора сигналов и осциллографа. На вход ИУ и ПУ подаются импульсы разной амплитуды длительностью 50 нс и частотой 1 кГц с генератора сигналов, близкие к реальному сигналу от эн-счетчика, а на выходе ИУ и ПУ измеряется амплитуда сигнала.

Рис. 1.Схема стенда для тестирования ИУ и ПУ

В результате проведенных исследований 75 ИУ и 80 ПУ рассчитан средний коэффициент усиления ИУ <k1>=8.2 и коэффициент усиления ПУ <k2>=17,6. Также получено, что интеграторы усилители и предусилители в диапазоне выходного напряжения от 0 до 3000 мВ имеют линейную зависимость.

Работа выполнена на уникальной научной установке НЕВОД.

_______________________________________________________________________

Уникальная научная установка «Экспериментальный комплекс НЕВОД»

М.А. ИВАЩЕНКО Научный руководитель – С.С. ХОХЛОВ, к.ф.-м.н., ассистент

Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ»

ДЕТЕКТИРУЮЩИЕ МОДУЛИ УСТАНОВКИ УРАН ДЛЯ РЕГИСТРАЦИИ ТЕПЛОВЫХ НЕЙТРОНОВ

Вработе приводятся результаты исследования характеристик детектирующих модулей для нейтронных счетчиков установки УРАН.

ВНОЦ НЕВОД НИЯУ МИФИ создается детектор УРАН [1] для регистрации нейтронной компоненты широких атмосферных ливней (ШАЛ) в области ПэВ-ных энергий космических лучей, где наблюдается излом (укручение) спектра мощностей ШАЛ, регистрируемых на поверхности Земли.

Всостав детектора УРАН входят 72 счетчика, объединенных в кластерные структуры по 12 счетчиков. Каждый счетчик представляет собой полиэтиленовую бочку объемом 200 литров с установленным в ней светоотражающим конусом, в основании которого расположен сцинтиллятор

ZnS(Ag)+B2О3 [2]. Сцинтиллятор просматривается фотоэлектронным умножителем ФЭУ-200, который вместе с резистивным делителем является детектирующим модулем. Для расширения динамического диапазона сигналы с ФЭУ снимаются с 12-го и 7-го динодов.

Перед монтажом и запуском счетчиков тепловых нейтронов детектора УРАН было необходимо провести тестирование и настройку детектирующих модулей. Для этого был собран автоматизированный стенд, состоящий из светоизолированного короба, внутри которого в нижней части размещены 2 СИД, двухканального контроллера светодиодной подсветки, блока высокого напряжения Stanford Research Systems PS-325, цифрового осциллографа АКТАКОМ АСК-3106 и персонального компьютера (ПК).

Стенд позволяет контролировать коэффициент усиления динодной системы ФЭУ модуля, измерять диапазон линейности и коэффициент «сшивки» диапазонов линейности для 7-го и 12-го динодов модуля.

Коэффициент усиления динодной системы фотоумножителя контролировался по отношению дисперсии и среднего значения зарядовых спектров при светодиодной подсветке.

Для измерения энерговыделения в многочастичных событиях счетчик должен обладать большим динамическим диапазоном, который определяется диапазоном линейности детектирующего модуля. Измерение диапа-

_______________________________________________________________________

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

Уникальная научная установка «Экспериментальный комплекс НЕВОД»

зона линейности проводилось методом парных подсветок. На каждом шаге средний заряд отклика фотоумножителя измерялся три раза: набирались спектры Q1 при подсветке сначала только первым СИД, затем только вторым – Q2, после этого ФЭУ засвечивался двумя СИД одновременно - Q1+2. В области линейности отклик ФЭУ на подсветку двумя источниками должен быть равен сумме откликов на подсветку только первым и только вторым источником. В качестве критерия для оценки диапазона линейности использовался коэффициент нелинейности :

Область линейности определялась из условия | | ≤ 5%.

Вобласти пересечения диапазонов линейности 12-го и 7-го динодов по отношению средних значений зарядовых спектров проводилось измерение коэффициента «сшивки» диапазонов.

Врезультате проведенных измерений 72 детектирующих модулей получено, что средний диапазон линейности 12-го динода составляет ≈1400 пКл; 7 динода ≈550 пКл. По результатам тестирования посчитаны коэф-

фициенты «сшивки» диапазонов линейности. Среднее значение составило K≈170. Коэффициент усиления ФЭУ лежит в диапазоне M=(1÷2)x106.

Список литературы

1.Д.М. Громушкин, И.И. Астапов, Н.С. Барбашина, Р.П. Кокоулин, А.А. Лахонин, В.В. Овчинников, А.А. Петрухин, Ю.В. Стенькин, С.С. Хохлов, И.И. Яшин. Разработка и создание установки для регистрации атмосферных нейтронов (УРАН). НАУЧНАЯ СЕССИЯ НИЯУ МИФИ-2015. Выставка научно-технических работ «Наука и инновации НИЯУ МИФИ». Каталог. Москва, 2015. С.23.

2.Д.М. Громушкин, А.А. Лахонин, Ю.В. Стенькин, О.Б. Щеголев, И.И. Яшин. СЧЕТЧИК ТЕПЛОВЫХ НЕЙТРОНОВ НА B10 для детектора УРАН. Научная сессия НИЯУ МИФИ-2015. Аннотации докладов. В 3 томах. Т.1. Фундаментальные исследования и физика частиц. Атомная энергетика и ядерные технологии. Ядерные системы и материалы. Физика неравновесных атомных систем и композитов. М.: НИЯУ МИФИ, 2015. С.110.

_______________________________________________________________________

ЛАЗЕРНАЯ ФИЗИКА

Д.В. ГАНИН1,2 Научный руководитель – А.З. ОБИДИН2, к.ф.-м.н.

1Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ»

2Центр физического приборостроения института общей физики РАН

МЕТОД ВЫСОКОЭФФЕКТИВНОЙ ПРЕЦИЗИОННОЙ РЕЗКИ БИОРАЗЛАГАЕМЫХ КОРОНАРНЫХ СТЕНТОВ И ПРОЗРАЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ ФЕМТОСЕКУНДНЫМИ ЛАЗЕРАМИ

Представлены результаты экспериментов по прецизионной резке прозрачных материалов с помощью метода использующего филаментацию излучения фемтосекундного лазера. Показано успешное применение разработанного метода для резки медицинских полимерных коронарных стентов.

Ежегодно в России от сердечно-сосудистых заболеваний умирает почти 1,3 миллиона человек. Своевременное рентгеноэндоваскулярное вмешательство в виде коронарного стентирования и коронарной ангиопластики способно предотвратить инфаркт миокарда.

Использование фемтосекундных лазеров привело к созданию их нового поколения – биоразлагаемых стентов. Однако существующая технология резки полимерных коронарных стентов может быть значительно улучшена.

Наши исследования показали [1,2], что использование филаментации лазерного излучения (Керровская самофокусировка, различные типы сферических аберраций) в объеме прозрачных диэлектриков позволит увеличить эффективность резки и улучшить качественные характеристики реза. В случае филаментации в объеме образца создается нить излучения длиной несколько сотен микрометров и диаметром порядка двух микрометров. Длинной лазерной нити можно управлять [3] изменяя параметры лазерного излучения. Сканируя образец данной нитью, за один фемтосекундный импульс излучения можно прорезать образец толщиной более 100 мкм, а при типичной частоте следования импульсов в несколько сотен килогерц – добиться впечатляющей производительности.

________________________________________________________________________

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

Лазерная физика

Энергоэффективность в несколько раз выше по сравнению с технологиями, использующими послойную лазерную абляцию.

Были проведены эксперименты по резке трубок-заготовок полимерных биоразлагаемых стентов из PLLA и прозрачных диэлектриков (плавленый кварц, акрил, оптическое стекло К-8). В результате были получены резы со следующими характеристиками: ширина реза менее 5 мкм, конусность реза отсутствует, шероховатость поверхности Ra<1 мкм, отсутствует зона теплового воздействия.

Изменение фокусирующей системы может дополнительно увеличить производительность без потери качества [4].

Полученные результаты показали наличие преимуществ разрабатываемой технологии по сравнению с используемыми в настоящее время технологиями резки прозрачных материалов по таким параметрам как: ширина реза, конусность, шероховатость поверхности реза и энергоэффективность.

Список литературы

1.Vartapetov S. K., Ganin D, et al. Femtosecond fabrication of cyclic structures in bulk of transparent dielectrics //Quantum Electronic. 2015. V. 45. №. 8. P.725-730.

2.Ganin D, et al. Femtosecond fabrication of periodocal structures in bulk of transparent dielectrics // Physics Procedia. 2015. V. № 73. P. 67-73.

3.Вартапетов С. К., Ганин Д. в. и др. Формирование циклических внутриобъемных структур в прозрачных диэлектриках с помощью фемтосекундного лазера //IV Международная конференция по фотонике и информационной оптике. Сб. науч. тр. М.: НИЯУ МИФИ, 2015. С.276-277.

4.Ganin D, et al., The effects of diffraction and spherical aberration at the femtosecond laser fabrication extended microstructure by different focusing systems.// IV International conference on the Physics of optical Material and Devices. Book of Abstracts. B.: Institut za nuklearne nauke

“Vinca”, 2015. P. 48.

_______________________________________________________________________