Warning: count(): Parameter must be an array or an object that implements Countable in /data/www/livni-tmp/libraries/cms/application/cms.php on line 464

Warning: count(): Parameter must be an array or an object that implements Countable in /data/www/livni-tmp/libraries/cms/application/cms.php on line 464
Описание

Описание на установката

Разпределена УСтановка за регистрация на Атмосферни порои (РУСАЛКА)


 

Както вече беше казано в увода - основен елемент на разпределената установка е базовата станция. Блок схема на базовата станция е показана на рис. 1. Тя се състои от:

  1. Два сцинтилационни детектора
  2. Приемник на GPS система
  3. Блок с електроника и източници за захранване включващ:
    • блок QNet за обработка на сигналите от сцинтилационните детектори и обединяване на тази информация с данните от GPS приемника за време на събитието;
    • источник на напрежение за захранване фотоумножителите на сцинтилационните детектори;
    • источници на ниско напрежение за захранване на схемите QNet и GPS системата;
    • миникомпютър

 

 

Сцинтилационнен детектор

 

Сцинтилационният детектор формира електрически сигнал в момента на преминаване на йонизираща частица през детектора (предимно това се отнася за заредените частици). Поради относителната простота на конструкцията и голямата надеждност, сцинтилационните детектори отдавна и широко се използват от физиците за регистрация на частици. Може даже да се каже, че няма такава установка за изследвания във физиката на частиците или ядрената физика,в която да не се използват сцинтилационни детектори.В дадения конкретен случай, сцинтилационния детектор дава електрически сигнал всеки път, когато през детектора преминава йонизираща частица от ШАП, роден от взаимодействието на прилетяла от Космоса частица с атмосферата на Земята. Думите за йонизираща частица се появиха за да подчертаят, че в състава на ШАП, освен интензивно йонизиращите заредени частици има и неутрални частици, които йонизират материала на детектора за сметка на вторични взаимодействия, т.е. не със 100% вероятност. По-подробно за йонизация на веществото от частиците може да прочетете, отначало в раздела на този сайт (Как детекторите на частици регистрират частиците?) а след това, например, във Википедия. Процесът на формиране на електрическия сигнал в сцинтилационния детектор има два етапа. Отначало в сцинтилатора протича преобразуване на йонизационните загуби в светлина. След това тази светлина се събира на фотокатода на фотоелектронния умножител (ФЕУ), който преобразува светлинния сигнал в електрически.

 

Конструкция на сцинтилационния детектор.

 

Чувствителната повърхност на детектора (60х80) кв.см. образуват две сложени една до друга сцинтилаторни пластини от полистирол с дебелина 2 см и размери (30х80) кв.см. Събирането на светлината става чрез оптически влакна — файбери (WLSfibers),с диаметър 1 мм, залепени в канавки (ширина 1,2 мм, дълбочина 1,5 мм и дължина 800 мм), прорязани в плоскостите на пластините на сцинтилатора по дължината им. Оптическите влакна са характерни с това, че светлината попадаща в ъгловия конус, със съответна характеристика, на даденото влакно, се разпространява по влакното с много малки загуби, което позволява да се използва влакното за предаване на оптическия сигнал на огромни разстояния. Канавките са разположени една от друга на разстояние 30 мм и влакната в един детектор са 20. За съединяване на влакната с фотоумножителите те се събират в цилиндричен сноп и се залепват в специално преходно устройство, което се фрезира и полира. Дължината на отделните влакна е от 1 до 1.3 м в зависимост от положението им. За по-ефективо събиране на светлината крайщата на влакната от противоположната на ФЕУ страна бяха покрити с алуминиево покритие, както и всички повърхности на пластините на сцинтилатора.

В детектора се използва фотоумножител ФЕУ-85 с диаметър на фотокатода 25 мм. Всички елементи са монтирани в метален контейнер (1300х700х50 мм), на чиито край са разположени сигналните високоволтните клеми. Използвани са файбери Y11 (200ppm) на фирмата “Kuraray” и BSF-91A на фирмата “Bicron”. Използването на метода на събиране на светлината чрез светлинни влакна позволява да се направи по-удобен и компактен прибор, а също съществено да се подобри светосъбирането поради по-високата прозрачност на влакната. Общият вид и размери на напълно монтирания детектор са показани на следващата фотография.

 

Приемник на системата GPS.

 

Използване, в дадения прект, на премници от системата за глобално спътниково позициониране има основно значение. Подробно описание на тази система може да потърсите, но основната идея е следната. Около Земята се пуска система от няколко (24) спътника. Всеки спътник излъчва радиовълни с информация за неговото положение на орбитата и еталонен сигнал за абсолютно (едно и също за всички спътници) време.

Приемник на това радиоизлъчване на Земята, снабден с програми за разшифроване на тази информация, на базата на данните, получени от няколко спътника (не по-малко от 3 спътника, но колкото повече спътници, толкова по-точно), може с голяма точност да определи географското положение на приемника и, което е особено важно за този прект, да снабди премника с информация за абсолютното (еднакво за цялата Земя) значение на времето с висока точност (около 50 нано секунди). А това значи, че регистрираното в дадена работна станция (в училище или университет) събитие има точно абсолютно време и може по този параметър (например, изискване за едновременни сигнали) да бъде анализирано съвместно с другите данни, получавани от установката. Това означава, че с такава система може да се установи факт на едновременно зарегистрирани събития в Дубна и, например, Прага, София и т.н.

Антената на приемника GPS е важен елемент, който определя стабилноста, а следователно и точноста, на получаваните данни. За този проект беше избрана антена от корабен тип.

Най-важен и сложен елемент на работната станция е електронен блок, в който се обработва информацията от сцинтилационните детектори и от антената GPS. Той (QNet DAQ) е разработен и изготвен в САЩ , в Лабораторията, носеща името на Е. Ферми, специално за аналогичен « училищен» проект и взет за нашия прект в Дубна. За оперативното запомняне и следващо предаване на натрупаните данни в централния компютър ( сервер) се използва микрокомпютър.

Конструктивно платката QNet DAQ, микрокомпютъра и всички спомагателни източници на захранване - ФЕУ и електронни схеми са монтирани в отделен метален корпус. Такъв се оказа, достъпна за купуване, кутия за битови електрически прибори.


Warning: count(): Parameter must be an array or an object that implements Countable in /data/www/livni-tmp/libraries/cms/application/cms.php on line 464