Аппаратно-программный комплекс уникальной научной установки «НЕВОД» тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, доктор наук Компаниец Константин Георгиевич

• Компаниец Константин Георгиевич
• доктор наук
• 2024

Оглавление диссертации доктор наук Компаниец Константин Георгиевич

Введение

Глава 1. Черенковский водный детектор НЕВОД

1.1. Регистрирующая система ЧВД

1.1.1. Внутримодулъная электроника

1.1.2. Блок электроники кластера

1.2. Система калибровочных телескопов

1.3. Программное обеспечение ЧВД

1.4. Стенды для тестирования элементов ЧВД

Глава 2. Координатно-трековый детектор ДЕКОР

2.1. Камера стримерных трубок

2.2. Система сбора данных

2.2.1. Общая структура системы сбора данных

2.2.2. Платы считывания

2.2.3. Контроллер супермодуля

2.3. Программное обеспечение ДЕКОР

2.4. Стенды для тестирования элементов координатно-трекового детектора

2.4.1. Стенд для проверки камер стримерных трубок

2.4.2. Стенд для проверки плат считывания

2.5. Многофункциональный контроллер сбора данных

2.6. Оценка точности восстановления трека частицы

Глава 3. Мюонные годоскопы

3.1. Мюонный годоскоп УРАГАН с регистрирующей системой на основе плат быстрого считывания

3.1.1. Конструкция годоскопа

3.1.2. Система сбора данных

3.1.3. Платы быстрого считывания

3.1.4. Устройство преобразования аналогового сигнала

3.1.5. Общие принципы построения программного обеспечения установки101

3.1.6. Алгоритмы работы систем супермодуля

3.1.7. Программа управления супермодулем

3.2. Автоматизированный мюонный годоскоп с регистрирующей системой на базе ASIC MAROC_2

3.2.1. Супермодуль детектора

3.2.2. Регистрирующая система автоматизированного мюонного годоскопа

1.3.3. Платы электроники БМ

3.2.3. Центральный блок сбора данных супермодуля

3.2.4. Программное обеспечение супермодуля

Глава 4. Триггерные системы установок УНУ НЕВОД, регистрируемые события и методические измерения

4.1. Триггерная система ЧВД и СКТ

4.2. Триггерная система ДЕКОР

4.3. Системы триггирования мюонных годоскопов

4.3.1. Триггерная система супермодуля УРАГАН

4.3.2. Триггерная система АМГ

4.3. Типы калибровочных событий, выделяемых триггерной системой

4.3.1. Одиночные мюоны по триггеру СКТ

4.3.2. Отбор мюонных событий по данным ДЕКОР

4.3.3. Калибровка ФЭУ ЧВД по телескопным событиям

4.3.4. Амплитудная калибровка детекторов СКТ

4.3.5. Одиночные мюоны по данным черенковского водного детектора

4.4. Калибровка ФЭУ Hamamatsu R877 в ЧВД НЕВОД

Глава 5. Основные научные результаты, полученные на экспериментальном комплексе НЕВОД

5.1. Исследование одиночных мюонов

5.1.1. Исследование интенсивности потока одиночных мюонов под большими зенитными углами

5.1.2. Алъбедные мюоны

5.1.3. Каскадные ливни в черенковском свете

5.2. Исследование групп мюонов

5.2.1. Анализ спектров локальной плотности мюонов

5.2.2. Измерение энергетических характеристик групп мюонов

5.3. Мюонография гелиосферных, магнитосферных и атмосферных процессов

5.3.1. Мюонография события GLE#70

5.3.2. Мюонография атмосферных событий

Заключение

Список сокращений

Список литературы

Приложение №1. Электрическая принципиальная схема шестиканального контроллера светодиодной импульсной подсветки

Приложение №2. Электрическая принципиальная схема контроллера супермодуля координатно-трекового детектора ДЕКОР

Приложение №3. Электрическая принципиальная схема платы МАФЭУ

Приложение №4. Описание команд и формат данных ПО центрального модуля АМГ

Введение

Идея создания на поверхности Земли НЕйтринного ВОдного Детектора (НЕВОД) [1] возникла в середине семидесятых годов прошлого века, когда начал разрабатываться проект мегатонного глубоководного детектора для исследования высокоэнергичных мюонов и нейтрино (проект DUMAND), который, к сожалению, так и не был осуществлен. Но появились проекты других детекторов подобного типа, которые были реализованы: нейтринный телескоп NT-200 [2] на озере Байкал и установка AMANDA (Antarctic Muon and Neutrino Detector Array) внутри антарктического льда. Телескоп НТ200 содержал 192 оптических модуля и состоял из восьми гирлянд с центром на глубине 1150 м. В AMANDA гирлянды с фотоумножителями были опущены на глубину более 2 км в отверстия, созданные путем "сверления" льда струей кипящей воды под высоким давлением. С 1996 года AMANDA эксплуатировалась в трех различных конфигурациях (AMANDA B4, AMANDA B10, AMANDA II) до 2009 года [3]. Дальнейшим развитием этой установки стал IceCube [4], строительство которого было завершено в 2010 году, объемом один кубический километр и массой одна гигатонна, состоящий из 86 струн длиной 1 км каждая. Эти научные установки были основаны на регистрации черенковского излучения в воде и во льду и получили название черенковские водные детекторы (ЧВД), хотя впервые использование водных детекторов для регистрации нейтрино было осуществлено значительно раньше.

Для надежного обнаружения нейтрино от сверхновых и исключения возможности их имитации другими процессами или какими-либо методологическими или техническими причинами их исследования должны проводиться в разных лабораториях, расположенных на больших расстояниях друг от друга и даже на разных континентах. Первая попытка создать такие лаборатории на базе черенковских водных детекторов была предпринята в 1974 году [5]. Семь цилиндрических ЧВД размерами 178 см в длину и 122 см в диаметре, в которых находилось 2 м3 деионизированной воды с добавлением

преобразователя длины волны, были помещены в шахтах Хоумстейк (Южная Дакота, США) на глубине 1480 м. В качестве фотоприемников использовались ФЭУ, установленные на плоском конце цилиндрических детекторов. Другая часть аналогичных ЧВД была размещена в туннеле под горой Монблан. Хотя зарегистрировать астрофизические нейтрино на этих установках не удалось, тем не менее они внесли свой вклад в развитие техники регистрации черенковского излучения в воде.

Мощный импульс развитию этой техники дали первые килотонные ЧВД для поиска распада протона: Катюкапёе [6] массой 3 килотонны (Япония, 1985 - 1996 годы), 1МВ [7] массой 8 килотонн (США, 1986 - 1991 годы), дальнейшим продолжением которых стал Бирег-Катюкапёе [8] массой 50 килотонн (Япония, 1996 год).

Все перечисленные детекторы размещались на больших глубинах под землей или под водой, чтобы уменьшить фон космических лучей. В то же время разрабатывались и реализовывались проекты использования естественных и искусственных водоемов для исследования космических лучей сверхвысоких энергий на поверхности Земли.

Первый ЧВД, предназначенный для обнаружения широких атмосферных ливней (ШАЛ), был создан в Массачусетском технологическом институте в конце 50-х годов прошлого века. Он состоял из четырех ЧВД площадью 0.6 м и толщиной 20 см (рис. В.1), размещенных на расстояниях 30 и 100 м. На этой установке было измерено пространственное распределение электронов в ШАЛ и получен спектр по количеству частиц [9].

Rubber Seals - Не: ЕЛ Wa id U nil L Duralumin

Т РМТ LI 6097 ИГ Da,Vic- *

Рис. В.1. ЧВД в эксперименте Массачусетского технологического института

для регистрации ШАЛ.

Первый ЧВД в форме усеченного конуса объемом 85 кубических метров (рис. В.2, слева) просматриваемый с помощью 16 фотоумножителей, размещенных сбоку и на верхних поверхностях объема, был создан в Физическом институте им. Лебедева в 1960 году [10].

Рис. В.2. Черенковский водный детектор ФИАН.

Следующим шагом в разработке черенковских водных детекторов для исследований ШАЛ стало создание в 1962 году установки Haverah Park в Университете Лидса (Англия). На первом этапе был разработан ЧВД

"5

прямоугольной формы с размерами радиатора 1.85 х 1.24 х 1.25 м (рис. В.3). Стенки резервуара были покрыты диффузно отражающим материалом "Darvic". Исследование детекторов при меньшей толщине воды (70 и 38 см) показало, что таких толщин недостаточно для надежного обнаружения ШАЛ.

Рис. В.3. Разрез ЧВД установки Haverah Park. Пунктирными линиями показаны промежуточные положения диффузно отражающего материала "Darvic".

Большой комплекс Haverah Park был создан из таких ЧВД, объединенных в блоки площадью 13.5; 34 и 54 кв. м [11], и эксплуатировался с 1967 по 1987 годы. С его помощью был измерен энергетический спектр первичных космических

15

лучей (ПКЛ) в диапазоне от 10 до 10 эВ и получено еще много интересных результатов, которые значительно прояснили процессы развития ШАЛ.

Поэтому идея создать единый детектор для регистрации космических лучей из верхней полусферы и нейтрино из нижней полусферы была достаточно привлекательной. Так появился проект НЕВОД - первый в мире килотонный (2 кт) черенковский водный детектор на поверхности Земли (1978 год).

Следующим наземным ЧВД был проект MILAGRO [12], в котором фотоумножители были размещены в два слоя на глубинах 4 и 8 м внутри резервуара в форме перевернутой прямоугольной усеченной пирамиды с размерами сторон 50 м низ, 80 м верх и глубиной 8 м (34 кт). MILAGRO был разработан в 1997 году для изучения ШАЛ, генерируемых высокоэнергетическими гамма-квантами и эксплуатировался с 2001 по 2008 годы. Мюоны использовались для отделения ШАЛ от гамма-квантов и от адронов, количество которых в первом случае намного меньше, чем во втором.

Продолжением этого направления исследований стало создание высокогорной черенковской водной гамма-обсерватории (HAWC) [13] в Мексике в Сьерра-Леоне. Установка состоит из 300 ЧВД в виде резервуаров диаметром 7.3 м и высотой 5 м, в нижней части которых установлены четыре 10-дюймовых ФЭУ.

Черенковские водные детекторы для исследований ШАЛ получили дальнейшее развитие в обсерватории Pierre Auger [14] в Аргентине, где в 2005 году был создан крупнейший наземный комплекс. Обсерватория основана на гибридной конструкции, состоящей из двух детекторных систем: наземная матрица из 1660 черенковских водных детекторов дополнена 27 флуоресцентными телескопами, которые наблюдают за атмосферой над поверхностью Земли. Это самая большая обсерватория в своем роде, она занимает общую площадь 3000 км2.

Уникальная научная установка НЕВОД предназначена для исследования различных компонент космических лучей в широком интервале энергий и в полном диапазоне зенитных и азимутальных углов. Первоначально установка состояла из НЕйтринного ВОдного Детектора (НЕВОД) - первого в мире ЧВД

"5

решетчатого типа (Рис. В.4, слева) с размерами 9 х 9 х 26 м и объемом 2000 кубических метров очищенной воды, который был создан в МИФИ в 1991 -1994 гг. [15]. С самого начала он был спроектирован как многоцелевой детектор, способный регистрировать компоненты космических лучей на поверхности Земли с любого направления, включая нейтрино из нижнего полушария. Чтобы обеспечить регистрацию черенковского излучения с любого направления, был разработан квазисферический модуль, состоящий из шести фотоумножителей с плоскими фотокатодами, ориентированных по осям декартовой системы координат.

Рис. В.4. Черенковский водный детектор НЕВОД: внутренний вид измерительной решетки (слева), квазисферический измерительный модуль (КСМ) (справа).

Важной особенностью НЕВОД является его расположение на поверхности Земли в специальном лабораторном здании, что позволяет устанавливать дополнительные детекторы для калибровки ЧВД и проведения совместных исследований. Для этих целей была создана система калибровочных телескопов (СКТ). Длительное время НЕВОД был единственным черенковским детектором,

элементы которого (квазисферические модули и отдельные фотоумножители) могли калиброваться черенковским излучением мюонов космических лучей.

В период 1995 - 1997 гг. на ЧВД НЕВОД была проведена полноценная измерительная серия по регистрации нейтрино из нижней полусферы, в результате которой было зарегистрировано несколько событий, вызванных нейтрино, пришедшими под зенитными углами 130° - 150° [16]. Таким образом, была доказана возможность регистрации нейтрино космических лучей на поверхности Земли в условиях очень высокого фона (фактор режекции ~1010). Подземные и подводные детекторы работают в условиях существенно меньшего

7

фона (фактор режекции -10').

В ноябре 1994 года решением Министерства науки и технической политики НЕВОД был включен в Перечень уникальных научно - исследовательских и экспериментальных установок национальной значимости.

Дальнейшим развитием уникальной научной установки НЕВОД стало создание вокруг ЧВД координатно-трекового детектора. Для этого были использованы стримерные трубки, созданные для эксперимента КиБЕХ [17] по поиску и исследованию распада протона. В связи с завершением этого эксперимента в 1992 году была достигнута договоренность о дальнейшем использовании 42880 стримерных трубок КШЕХ в комплексе НЕВОД для исследования горизонтального потока космических лучей и поиска новых процессов генерации мюонов при сверхвысоких энергиях. В 1996 году началась сборка координатно-трекового детектора ДЕКОР [18], с помощью которого возможности ЧВД НЕВОД были существенно расширены. ДЕКОР состоит из 8 сборок-супермодулей по 8 слоев пластиковых камер стримерных трубок, общей площадью ~ 70 м2, размещенных вертикально вокруг бассейна ЧВД. Такая конфигурация позволяет выделять окологоризонтальный поток высокоэнергетичных частиц и исследовать группы мюонов.

Первоначально предполагалось создать две части координатных детекторов: боковой ДЕКОР и верхний ДЕКОР, но впоследствии верхняя часть

ДЕКОР была преобразована в самостоятельную Установку для РАспознавания Грозовых АНомалий (УРАГАН) [19] для исследования потока мюонов из верхней полусферы в области низких энергий. Исследования потока мюонов при таких энергиях имеют важное прикладное значение.

При энергиях, превышающих 10 ГэВ, траектория мюонов почти полностью совпадает с направлением движения первичных частиц. Это предоставляет возможность связывать изменения в интенсивности и угловом распределении мюонного потока с анизотропией и вариациями первичных космических лучей, что, в свою очередь, позволяет изучать явления, происходящие на расстояниях в миллионы километров от Земли. Учитывая высокую скорость распространения ПКЛ, информация о развитии возмущения межпланетной среды будет получена на Земле существенно раньше, чем данное возмущение достигнет точки либрации Ь1, в которой находятся спутниковые системы слежения за состоянием межпланетного магнитного поля и потоком солнечных космических лучей (КЛ) вблизи магнитосферы Земли [20].

С другой стороны, интенсивность мюонного потока на поверхности Земли чувствительна к разнообразным термодинамическим изменениям в атмосфере. Это включает сезонные и локальные изменения, связанные с развитием атмосферных процессов, изменениями плотности воздуха, волновыми процессами и другими факторами, которые также модулируют мюонный поток [21, 22].

Для изучения этих процессов в Якутске в 1957 году были созданы первые четыре многонаправленных мюонных телескопа в составе спектрографа космический лучей [23]. Мюонные телескопы комплекса установлены на поверхности Земли и в шахте на уровнях 7, 20 и 40 м в.э. Каждый мюонный телескоп первоначально состоял из 52 газоразрядных счетчиков СИ-5Г, которые были установлены в 3 слоя по схеме: 18 счетчиков в верхнем и нижнем рядах и 16 - в среднем, а в дальнейшем заменены на пропорциональные газоразрядные счетчики СГМ-14. Каждый ряд счетчиков расположен в горизонтальной плоскости друг под другом. Расстояние между верхним и нижним рядами равно

52 см. Каждая пара счетчиков объединена в лотки. Отбор направления прихода частиц осуществляется с помощью электронной схемы, основанной на тройных совпадениях. Телескоп регистрирует мюоны, приходящие из пяти направлений: вертикальное направление (V), направления на север (К), на юг под углами 30° и 60° к зениту. Геометрия детектора была полностью сохранена после перевода детекторов в новую шахту и их модернизации.

В октябре 1970 года в Нагое был создан следующий многонаправленный мюонный телескоп [24], предназначенный для постоянной регистрации мюонного потока. Он состоит из двух слоев, каждый из которых содержит 36 детекторов. Детекторы размещены в два слоя в форме квадратов размером 6 х 6 метров. Скорость регистрации одного детектора составляет около 1.1 х 104 событий в минуту в верхнем слое и 0.9 х 104 событий в минуту в нижнем слое. Сигналы от 72 детекторов обоих слоев поступают в 992 ячейки двойных совпадений, которые группируются для выделения событий в 17 направлениях телескопа. Данные о количестве событий за каждые 10 минут с каждого направления, а также метки времени, показания давления и температуры постоянно записываются.

Построенный в 1990 году в Новосибирске в Институте нефтегазовой геологии и геофизики им. А.А. Трофимука (ИНГГ СО РАН) [25] стал следующим этапом в развитии отечественных мюонных телескопов. В отличие от якутского, этот многонаправленный мюонный телескоп состоит из пары двухкоординатных плоскостей, каждая из которых включает два слоя газоразрядных счетчиков, расположенных перпендикулярно друг к другу, работающих в пропорциональном режиме. В этом телескопе регистрация мюонов осуществляется в семи зенитных угловых интервалах: 0°, 30°, 40°, 50°, 60°, 67° и 71°. Размещение нейтронного монитора между плоскостями телескопа позволило разделять адронную и мюонную компоненты космических лучей.

Многоканальный мюонный телескоп на вершине горы Норикура в Японии начал свою работу в мае 1998 года [26]. Конструкция установки эквивалентна двум квадратным матрицам размером 44 х 44 детектора, каждый из которых

имеет размеры 10 х 10 см, расположенных вертикально с промежутком в 80 см. Установка позволяет измерять направления прихода мюонов в диапазоне 360° по азимуту и от 0° до 55° по зенитному углу с угловым разрешением около 7°.

Эксперимент GRAPES-3 [27] в рамках индийско-японского проекта в Ооту изначально был предназначен для изучения космических лучей высоких энергий. Установка состоит из крупного мюонного телескопа общей площадью 560 м2, а также размещенных на площади более 20 000 м2 380 сцинтилляционных счетчиков ШАЛ. Основным элементом телескопа является пропорциональный счетчик (PRC). Один модуль состоит из двух пар ортогональных слоев счетчиков, разделенных бетонным поглотителем. Слой детектора формируются за счет сборки 58 PRC. Темп счета одного модуля составляет примерно 3200 Гц, а угловое разрешение детектора составляет 9°. Для исследования вариаций космических лучей была разработана система быстрой записи мюонных событий, которая позволяет фиксировать треки частиц из 225 направлений. Система записывает около 3 х 106 событий в минуту, что составляет 9 Гбайт данных в сутки.

Разделение влияния атмосферных процессов и процессов в околоземном пространстве представляет собой достаточно сложную экспериментальную задачу. Эту задачу можно решить с использованием координатного детектора с широкой апертурой, который способен одновременно фиксировать мюоны, приходящие из различных направлений в большом диапазоне зенитных углов, чтобы определить пространственно-временные характеристики потока мюонов. Такая информация дает возможность разделять влияние гелиосферных и магнитосферных факторов, которые изменяют поток космических лучей в больших пространственных масштабах, и атмосферных эффектов, носящих, как правило, достаточно локальный характер. Для решения этих задач на Экспериментальном комплексе НЕВОД были созданы мюонные годоскопы.

Первой в мире попыткой реализации широкоапертурного мюонного годоскопа для исследования вариаций КЛ на поверхности Земли является установка ТЕМП [28], созданная в МИФИ в 1995 г. В период с 2005 г. по 2008 г.

был создан мюонный годоскоп УРАГАН, основой детектирующей системы которого являются камеры стримерных трубок, а основой регистрирующей системы специально разработанные платы быстрого считывания. В период с 2010 г. по 2015 г. был создан Автоматизированный мюонный годоскоп (АМГ) [29], детектирующей системой которого являются сцинтилляционные стрипы, а основой регистрирующей системы специализированная микросхема считывания и обработки сигналов с мультианодного ФЭУ - MAROC

Созданный комплекс детекторов и детектирующих систем - ЧВД НЕВОД, СКТ, ДЕКОР, УРАГАН, АМГ, вошедших в состав уникальной научной установки НЕВОД, не имеет аналогов и позволяет проводить передовые исследования в области физики космических лучей, физики частиц и астрофизики. Для реализации этих возможностей необходимо было впервые решить комплекс актуальных научно-технических проблем - разработать для каждого детектора и для всего экспериментального комплекса в целом регистрирующие системы, системы сбора и обработки информации, обеспечить триггеры для выделения различных типов событий, регистрируемых как в автономном режиме каждым детектором, так и в режиме мультикомпонентного детектирования.

Для реализации перечисленных уникальных исследований на УНУ НЕВОД необходимо было разработать аппаратно-программный комплекс, при создании которого требовалось учитывать зачастую взаимоисключающие

о

условия, в том числе: режекция фоновых событий (> 10 ), стабильность и непрерывность измерений (доля «живого» времени > 90%) в условиях высокой интенсивности потока, широкий диапазон линейности измерительных каналов (105), эффективность регистрации (> 95%), высокая пространственная (< 1 см) и угловая (< 1°) точность. Поэтому создание регистрирующей аппаратуры и программного обеспечения для такого экспериментального комплекса является актуальной проблемой.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Аппаратно-программный комплекс уникальной научной установки «НЕВОД»»

Цель работы

Разработка концепции и создание аппаратно-программного комплекса для исследований космических лучей в полном диапазоне зенитных и азимутальных углов и рекордном интервале энергий.

Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие основные задачи.

1. Разработать структуру и создать быстродействующие многоуровневые модульные регистрирующие системы для установок годоскопического и калометрического типа, предполагающие их совместную эксплуатацию и возможное дальнейшее наращивание.

2. Разработать и создать гибкую и многоуровневую единую триггерную систему, обеспечивающую выделение требуемых классов событий и синхронизацию данных всех детекторов экспериментального комплекса.

3. Разработать программное обеспечение аппаратуры создаваемых распределенных систем.

4. Обеспечить долговременное функционирование всех установок и получение новых физических результатов.

В свою очередь, для решения всех перечисленных задач была предложена концепция создания и развития аппаратно-программного комплекса, основные положения которой можно сформулировать следующим образом:

- Модульная, распределенная, кластерная архитектура систем сбора данных с возможностью реконфигурируемости и наращиваемости.

- Компромисс между различными техническими требованиями и возможностями доступных технологий.

- Разработка оптимальной специализированной front-end электроники и использование стандартных процессорных и сетевых решений для узлов верхнего уровня регистрирующих систем.

- Реконфигурируемая, гибридная, многоуровневая система триггирования с подсистемами подсчета «живого» времени и временной развертки сигналов.

- Разделение процессов между аппаратной и программной реализацией по степени необходимого быстродействия.

- Наличие систем on-line мониторинга параметров работы (измерение по каждому каналу скорости счета и отклика на светодиодную подсветку).

- Возможность калибровки детекторов по мюонам КЛ.

Научная новизна

1. Впервые создан аппаратно-программный комплекс, позволивший проводить многокомпонентные долговременные исследования потока космических лучей на поверхности Земли во всем интервале зенитных и азимутальных углов и в рекордно широком диапазоне энергий частиц первичных космических лучей (109-1019 эВ).

2. Разработанные и созданные регистрирующие системы мюонных годоскопов впервые позволили получать в режиме реального времени непрерывные угловые распределения характеристик потока мюонов из верхней полусферы в широком диапазоне зенитных углов для исследования динамических процессов в гелиосфере, магнитосфере и атмосфере Земли.

3. Созданные аппаратно-программные системы позволили развить новые направления в физике космических лучей: метод спектров локальной плотности для фундаментальных исследований в области высоких энергий и метод мюонографии для решения прикладных задач в области мюонной диагностики и получить множество новых научных результатов.

Практическая значимость

Созданный аппаратно-программный комплекс в течение 20 лет обеспечил непрерывную эксплуатацию уникальной научной установки НЕВОД для проведения широкого спектра научных исследований потока мюонов на поверхности Земли и позволил получить следующие новые научные результаты:

- впервые с хорошей статистической точностью измерено угловое распределение мюонов космических лучей под большими зенитными углами, включая альбедные мюоны,

- впервые обеспечено измерение полной каскадной кривой и энерговыделения групп мюонов в черенковском водном детекторе решетчатого типа в широком диапазоне энергий до десятков ТэВ,

- впервые измерены распределения характеристик групп мюонов под большими зенитными углами в широком диапазоне множественностей от 3 до 100 частиц,

- впервые получены оценки интенсивности потока ПКЛ при энергиях в

18

районе 1018 эВ и выше по группам мюонов, которые позволили сформулировать "мюонную загадку".

Аппаратно-программные системы мюонных годоскопов обеспечивают непрерывный мониторинг состояния гелиосферы, атмосферы и магнитосферы Земли, позволяющий дистанционно и заблаговременно обнаруживать опасные природные явления, такие как ураганы и магнитные бури (патенты №№ 2406919, 2446495, 110531, 112778).

Универсальность отдельных элементов и всей системы триггирования и сбора данных позволили использовать их в системах регистрации данных других многоканальных установок: центральная триггерная плата ДЕКОР послужила прототипом модулей нового годоскопа амплитудных каналов Баксанской нейтринной обсерватории [30], адаптированные платы сбора и обработки сигналов многоканальных ФЭУ используются в черенковском телескопе коллаборации TAIGA [31] и в многоканальных годоскопах для мюонографии (по аналогии с рентгенографией) крупномасштабных объектов, в том числе ядерных реакторов [32], а драйверы системы светодиодного мониторинга в модулях нейтринного телескопа коллаборации Baikal-GVD [33].

На базе непрерывно работающих детекторов УНУ НЕВОД и их аппаратно-программных систем был создан научно-образовательный центр, в котором по результатам полученных экспериментальных данных и проведенных научно -исследовательских работ было подготовлено и защищено 12 диссертационных работ, подготовлено и защищено около ста студенческих выпускных

квалификационных работ, получено 12 медалей РАН для студентов и молодых ученых.

Оригинальность и практическая значимость разработанных систем, способов и устройств подтверждена 7 полученными патентами.

Положения, выносимые на защиту

1. Концепция создания и развития аппаратно-программного комплекса уникальной научной установки для длительных исследований космических лучей в полном диапазоне зенитных углов и в рекордном диапазоне энергий (109 - 1019 эВ).

2. Аппаратно-программные системы детекторов УНУ НЕВОД для исследования космических лучей высоких энергий, обеспечивающие сбор и запись данных о каждом событии за время менее 3 мс при их совместной работе:

- регистрирующая система черенковского водного детектора НЕВОД массой 2000 т на поверхности Земли, работающего в годоскопическом и калориметрическом режиме с линейным динамическим диапазоном каждого из 546 детектирующих элементов ~ 105, включающая 1092 спектрометрических канала;

- регистрирующая система калибровочных телескопов, включающая 80 спектрометрических каналов, обеспечивающая возможность прямой калибровки модулей ЧВД по фиксированным трекам мюонов и исследования характеристик мюонной и электронной компонент ШАЛ;

- регистрирующая система координатно-трекового детектора ДЕКОР, включающая 32 768 дискретных каналов, для регистрации

л

горизонтального потока космических лучей эффективной площадью 70 м с точностью определения угла трека < 1° и с использованием время-пролетной техники для определения направления движения частицы.

3. Единая многоуровневая триггерная система уникальной научной установки НЕВОД, обеспечивающая выработку общего триггера для всех детекторов комплекса на основе одновременного аппаратного анализа около пятисот сигналов локальных триггеров по десяткам условий и сохранение

информации о времени их прихода во временном окне ~ 400 нс, мониторинг скорости счета входных сигналов, подсчет «живого» времени и установку меток календарного времени.

4. Аппаратно-программные системы супермодулей мюонных

Л

годоскопов УРАГАН и АМГ площадью 10 м и угловой точностью ~ 1° для диагностики гелиосферы, магнитосферы и атмосферы Земли, обеспечивающие непрерывную регистрацию потока мюонов из верхней полусферы с эффективностью не менее 97% в апертуре от 0 до 80° и долей «живого» времени не менее 92%.

5. Результаты многолетней стабильной работы аппаратно-программного комплекса УНУ НЕВОД, обеспечившей получение новых физических знаний в области мюонной и солнечно-земной физики.

Достоверность результатов

Достоверность результатов основана на прямой мюонной калибровке измерительных каналов и постоянном мониторинге состояния характеристик установок, а также на согласии полученных физических результатов с подобными измерениями на других отечественных и зарубежных комплексах в пересекающихся областях энергий.

Личный вклад соискателя

1. Автором предложена и обоснована концепция создания и развития аппаратно-программного комплекса уникальной научной установки.

2. Автором разработана структура, ключевые элементы и под его руководством созданы регистрирующие системы координатно-трекового детектора ДЕКОР, черенковского водного детектора НЕВОД, системы калибровочных телескопов и их программное обеспечение.

3. Разработана и под руководством автора создана единая триггерная система уникальной научной установки НЕВОД.

4. Разработаны и созданы аппаратно-программные системы супермодулей мюонных годоскопов УРАГАН и АМГ.

5. В соавторстве, но с определяющим участием соискателя разработаны методики и созданы стенды для проверки и отбора элементов установок УНУ НЕВОД и других детекторов заряженных частиц.

6. Автор принимал непосредственное участие в обеспечении многолетней непрерывной работы регистрирующей аппаратуры созданных установок и в получении новых физических результатов. Все результаты, выносимые на защиту, получены автором лично.

Апробация

Результаты работы были представлены на 28 российских и международных конференциях:

• Международных конференциях по космическим лучам (International Cosmic Ray Conference - ICRC 1999, 2001, 2003, 2005, 2007, 2009, 2013, 2015, 2021);

• Европейских симпозиумах по космическим лучам (European Cosmic Ray Symposium - ECRS 2004, 2012, 2014);

• Международных конференциях по физике частиц и астрофизике (International conference on particle physics and astrophysics - ICPPA 2014, 2020, 2022);

• Международных симпозиумах по космическим лучам и астрофизике (International Symposium on Cosmic Rays and Astrophysics - ISCRA 2017, 2019, 2021, 2023);

• Международном симпозиуме по взаимодействию космических лучей сверхвысоких энергий (ISVHECRI-2022);

• Всероссийских конференциях по космическим лучам (ВККЛ -2012, 2014, 2020, 2022, 2024);

• Научных сессиях секции ядерной физики Отделения физических наук Российской академии наук (СЯФ-2013, 2024);

• Симпозиуме ПРОГНОЗ 2024,

в том числе на 11 конференциях за последние 5 лет.

По теме диссертационной работы опубликованы 34 работы в рецензируемых изданиях, в том числе 22 научные статьи в научных изданиях, индексируемых в международных базах данных Scopus и Web of Science, получено 4 патента РФ на изобретение и 3 патента РФ на полезную модель.

Список основных работ по теме диссертации

1. Aynutdinov, V. M. Neutrino water detector on the Earth's surface (NEVOD) / V. M. Aynutdinov, V. V. Kindin, K. G. Kompaniets, A. A. Petrukhin, P. V. Tkachenko, V. V. Shutenko, I. I. Yashin // Astrophysics and Space Science. - 1998. -Vol. 258. - Is. 1-2. - P. 105-116.

2. Айнутдинов, В. М. Регистрация мюонов в черенковском водном детекторе на поверхности Земли / В. М. Айнутдинов, В. В. Киндин, К. Г. Компаниец, А. А. Петрухин, П. В. Ткаченко, В. В. Шутенко, И. И. Яшин // Известия РАН. Серия физическая. - 1997. - Т. 61, № 3. - С. 566-570.

3. Айнутдинов, В. М. Координатный детектор для исследования горизонтального потока космических лучей / В. М. Айнутдинов, С. Вернетто, Н. Н. Вонсовский, А. А. Езубченко, А. Кастеллина, В. В. Киндин, Р. П. Кокоулин, К. Г. Компаниец, А. А. Коновалов, Дж. Маннокки, А. А. Петрухин, Ю. Н. Родин, О. Сааведра, Дж. Тринкеро, В. Фульджоне, Д. В. Чернов, В. В. Шутенко, Э. Е. Янсон, И. И. Яшин // Известия РАН. Серия физическая. - 1999. - Т. 63, № 3. - С. 581 -584. - WoS.

4. Вонсовский, Н. Н. Многофункциональный контроллер для сбора данных со стримерных камер координатного детектора / К. Г. Компаниец, Ю. Н. Родин, В. В. Шутенко // Приборы и техника эксперимента. - 2000. - № 2. - С. 5862. - WoS.

5. Айнутдинов, В. М. НЕВОД - многоцелевой нейтринный детектор на поверхности Земли / В. М. Айнутдинов, М. Б. Амельчаков, Н. С. Барбашина, В. В. Киндин, К. Г. Компаниец, А. А. Петрухин, Д. А. Роом, В. В. Шутенко, Э. Е. Янсон, И. И. Яшин // Инженерная физика. - 2000. - № 4. - С. 71 - 80.

6. Барбашина, Н. С. Координатный детектор для исследования горизонтального потока космических лучей / Н. С. Барбашина, А. А. Езубченко, Р. П. Кокоулин, К. Г. Компаниец, А. А. Коновалов, А. А. Петрухин, Д. В. Чернов,

B. В.Шутенко, Э. Е. Янсон // Приборы и техника эксперимента. - 2000. - № 6. -

C.20-24. - WoS.

7. Амельчаков, М. Б. Координатный детектор ДЕКОР для исследования космических лучей под большими зенитными углами / М. Б. Амельчаков, Н. С. Барбашина, Н. Н. Вонсовский, В. В. Киндин, Р. П. Кокоулин, К. Г. Компаниец, Дж. Маннокки, А. А. Петрухин, Ю. Н. Родин, Д. А. Роом, О. Сааведра, Д. А. Тимашков, Дж. Тринкеро, Д. В. Чернов, В. В. Шутенко, Э. Е. Янсон, И. И. Яшин // Известия РАН. Серия физическая. - 2002. - Т. 66, № 11. - С. 1611-1613. - WoS.

8. Барбашина, Н. С. Широкоапертурный мюонный детектор для диагностики атмосферы и магнитосферы Земли / Н. С. Барбашина, Р. П. Кокоулин, К. Г. Компаниец, Дж. Маннокки, А. А. Петрухин, О. Сааведра, Д. А. Тимашков, Дж. Тринкеро, Д. В. Чернов, В. В. Шутенко, И. И. Яшин // Известия РАН. Серия физическая. - 2007. - Т. 71, № 7. - С. 1072-1074. - [Английская версия: Rus. Acad. Sci., Phys. - 2007. - Vol. 71, №. 7. - P. 1044-1046 - DOI: 10.3103/S1062873807070453].

9. Барбашина, Н. С. Широкоапертурный мюонный годоскоп большой площади УРАГАН / Н. С. Барбашина, Р. П. Кокоулин, К. Г. Компаниец, Дж. Маннокки, А. А. Петрухин, О. Сааведра, Д. А. Тимашков, Дж. Тринкеро, Д. В. Чернов, В. В. Шутенко, И. И. Яшин // Приборы и техника эксперимента. - 2008. -№ 2. - С. 26-32. - [Английская версия: Instruments and Experimental Techniques -2008. - Vol. 51, №. 2. - P. 180-186]. - WoS.

10. Khokhlov, S. S. New detecting system of the NEVOD Cherenkov water detector / S. S. Khokhlov; I. A. Vorob'ev, V. G. Gulyi, I. S. Kartsev, V. V. Kindin, K. G. Kompaniets, M. A. Korolev, A. A. Petrukhin, V. V. Shutenko, I. I. Yashin // Bulletin of Lebedev Physics Institute. - 2010. - Vol. 37, Is. 4. - P. 126-128. - WoS

11. Ampilogov, N.V. Large area scintillation muon hodoscope for monitoring of atmospheric and heliospheric processes / N. V. Ampilogov, I. I. Astapov, N. S.

Barbashina, V. V. Borog, D. V. Chernov, A. N. Dmitrieva, K. G. Kompaniets, A. A. Petrukhin, V. V. Shutenko, A. I. Teregulov, I. I. Yashin // Astrophysics and Space Sciences Transactions. - 2011. - DOI: 10.5194/astra-7-435-2011. - Scopus

12. Yashin, I. I. Large area hodoscopes for muon diagnostics of heliosphere and Earth's magnetosphere / I. I. Yashin, N. V. Ampilogov, I. I. Astapov, N. S. Barbashina, V. V. Borog; A. N. Dmitrieva, R.P. Kokoulin, K.G. Kompaniets, G. Mannocchi, A.S. Mikhailenko, A. A. Petrukhin, O. Saavedra, V. V. Shutenko, G. Trinchero, E. I. Yakovleva // Acta Polytechnica. - 2013. - Vol. 53. - P. 807-810 2013. - WoS

13. Yurin, K.O. New data acquisition and triggering systems for the DECOR coordinate detector / K.O. Yurin, K.G. Kompaniets, V.V. Shutenko, I.I. Yashin // Physics Procedia. - 2015. - Vol. 74. - P. 465 - 469. - DOI: 10.1016/j.phpro.2015.09.232. - ISSN: 1875-3892. - [Conference of Fundamental Research and Particle Physics, 18-20 February 2015, Moscow, Russian Federation]. -WoS

14. Kindin, V.V. Cherenkov water detector NEVOD: a new stage of development / V.V. Kindin, M.B. Amelchakov, N.S. Barbashina, V.D. Burtsev, S.S. Khokhlov, R.P. Kokoulin, K.G. Kompaniets, V.V. Ovchinnikov, A.A. Petrukhin, I.A. Shulzhenko, V.V. Shutenko, I.I. Yashin, E.A. Zadeba // Physics Procedia. - 2015. - Vol. 74. - P. 435 -441. - DOI: 10.1016/j.phpro.2015.09.221. - ISSN: 1875-3892. - [Conference of Fundamental Research and Particle Physics, 18-20 February 2015, Moscow, Russian Federation]. - WoS

15. Ampilogov, N.V. Muon hodoscope with scintillation strips / N. V. Ampilogov, I. I. Astapov, N. S. Barbashina, A. N. Dmitrieva, A. A. Kovylyaeva, K. G. Kompaniets, A. A. Petrukhin, V. V. Shutenko, I. I. Yashin // Physics Procedia. - 2015. - Vol. 74. - P. 478 - 485. - DOI: 10.1016/j.phpro.2015.09.236. - [Conference of Fundamental Research and Particle Physics, 18-20 February 2015, Moscow]. - Scopus.

16. Ampilogov, N.V. Application of the URAGAN muon hodoscope to calibrate charged particle detectors / N. V. Ampilogov, N. S. Barbashina, K. G. Kompaniets, A. A. Petrukhin, S. S. Khokhlov, I. A. Shulzhenko, V. V. Shutenko, I. I. Yashin // Bulletin

of the Russian Academy of Sciences. Physics. - 2015. - Vol. 79, № 3. - P. 386-388. -© Allerton Press, Inc., 2015. - WoS

17. Kompaniets, K.G. Measuring and test workbenches of Experimental complex NEVOD / K. G Kompaniets, M. B. Amelchakov, N. V. Ampilogov, D. V. Chernov, S. S. Khokhlov, V. V. Kindin, O. I. Likiy, I. A. Shulzhenko, V. V. Shutenko, I. I. Yashin, E. A Zadeba // Physics Procedia. - 2016. - Vol. 74. - P. 457-464. - [Fundamental Research in Particle Physics and Cosmophysics Moscow, RUSSIA FEB 18-20, 2015]. - WoS.

18. Kindin, V.V. A Cherenkov Water Calorimeter Based on Quasi-Spherical Modules / V. V. Kindin, N. V. Ampilogov, N. S. Barbashina, A. G. Bogdanov, E. A. Zadeba, I. S. Kartsev, R. P. Kokoulin, K. G. Kompaniets, V. V. Ovchinnikov, A.A. Petrukhin, V. A. Khomyakov, S.S. Khokhlov, V. V. Shutenko, I. I. Yashin // Instruments and Experimental Techniques. - 2018. - Vol. 61, Is. 5. - P. 649-657. -DOI: 10.1134/S0020441218050068 - WoS.

19. Amelchakov, M. B. The calibration telescope system of the NEVOD Cherenkov water detector / M. B. Amelchakov, A. G. Bogdanov, E. A. Zadeba, V. V. Kindin, R. P. Kokoulin, K. G. Kompaniets, A. A. Petrukhin, S. S. Khokhlov, I. A. Shulzhenko, V. V. Shutenko, I. I. Yashin // Instruments and Experimental Techniques. -2018. - Vol. 61, Is. 5. - P. 673-679. - DOI: 10.1134/S0020441218050019 - WoS

20. Yashin, I. I. Real-Time GSE Mapping of Muon-Flux Directional Variation with the URAGAN Hodoscope / I. I. Yashin, I. I. Astapov, N. S. Barbashina, A. N. Dmitrieva, K. G. Kompaniets, A. A. Petrukhin, V. V. Shutenko // Bulletin of the Russian Academy of Sciences: Physics. -2019. - DOI: 10.3103/S106287381905040X. - 20200110/0 - Scopus

21. Yurina, E. A. NEVOD-DECOR Experiment on the measurement of the energy deposit of cosmic ray muon bundles / E. A. Yurina, N. S. Barbashina, A. G. Bogdanov, V. V. Kindin, V. V. Kokoulin, K. G. Kompaniets, G. Mannocchi, A. A. Petrukhin, G. Trinchero, S. S. Khokhlov, V. V. Shutenko, I. I. Yashin // Physics of Atomic Nuclei. - 2020. -Vol. 83, Is. 9. - P. 1369-1374. - DOI: 10.1134/S1063778820090306 - WoS

22. Amelchakov, M.B. NEVOD - An experimental complex for multi-component investigations of cosmic rays and their interactions in the energy range 1-1010 GeV / M. B. Amelchakov, I. I. Astapov, N. S. Barbashina, A. G. Bogdanov, F. A. Bogdanov, V. V. Borog, A. Chiavassa, A. N. Dmitrieva, D. M. Gromushkin, S. S. Khokhlov, V. V. Kindin, R. P. Kokoulin, K. G. Kompaniets, A. Yu. Konovalova, A. A. Kovylyaeva, G. Mannocchi, Yu. N. Mishutina, V. V. Ovchinnikov, A. A. Petrukhin, I. A. Shulzhenko, V. V. Shutenko, Yu. V. Stenkin, G. Trinchero, V. S. Vorobiev, I. I. Yashin, K. O. Yurin, E. A. Yurina, E. A. Zadeba. // Bulletin of the Russian Academy of Sciences: Physics. - 2021. - Vol. 85, № 4, Q4. - Р. 455-457. - WoS

23. Khokhlov S. S. Studying the characteristics of optical modules in the volume of the NEVOD Cherenkov water detector / S. S. Khokhlov, E. A. Zadeba, V. V. Kindin, K. G. Kompaniets, N. A. Pasyuk, A. A. Petrukhin, V. V. Shutenko, I. I. Yashin // Bulletin of the Russian Academy of Sciences. Physics. - 2021-05-17. - Vol. 85. - Р. 452-454. - Scopus

24. Bogdanov, A.G. Muon puzzle in inclined muon bundles detected by NEVOD-DECOR / A.G. Bogdanov, N. S. Barbashina, S. S. Khokhlov, V. V. Kindin, R. P. Kokoulin, K. G. Kompaniets, A. Yu. Konovalova, G. Mannocchi, A. А. Petrukhin, V. V. Shutenko, V. S. Vorobiev, I. I. Yashin, E. A. Yurina, E. A. Zadeba // Arxiv DOI: arXiv:2208.05926. - Published Aug 11 2022 Indexed 2022-11-15 Document Type preprint - WoS

25. Амельчаков, М. Б. Экспериментальный комплекс НЕВОД: монография М.Б. Амельчаков, И.И. Астапов, Н.С. Барбашина, А.Г. Богданов, В.В. Борог, В.С. Воробьев, Е.А. Задеба, Д.М. Громушкин, А.Н. Дмитриева, В.В. Киндин, Р.П. Кокоулин, К.Г. Компаниец, А.Ю. Коновалова, Ю.Н., Мишутина, В.В. Овчинников, А.А. Петрухин, С.С. Хохлов, И.А. Шульженко, В.В. Шутенко, Е.А. Юрина, И.И. Яшин // Москва - НИЯУ МИФИ - 2022 - 260 С.

26. Bogdanov,A.G, Studying muon bundles of inclined air showers in the NEVOD-DECOR experiment / A. G. Bogdanov, N. S. Barbashina, S. S. Khokhlov, V. V. Kindin, R. P. Kokoulin, K. G. Kompaniets, A. Yu. Konovalova, A. А. Petrukhin, V.

V. Shutenko, V. S. Vorobiev, I. I. Yashin, E. A. Yurina, E. A. Zadeba // Physics of Atomic Nuclei. - 2023. - - DOI: 10.1134/S1063778824010137 - WoS

27. Amelchakov, M. B. A quasi-spherical optical module QSM-6M based on the Hamamatsu R877 PMT for the detection of Cherenkov radiation in water / M. B. Amelchakov, A. G. Bogdanov, D. M. Gromushkin, A. N. Dmitrieva, T. A. Karetnikova, S. S. Khokhlov, V. V. Kindin, R. P. Kokoulin, K. G. Kompaniets, A. Yu. Konovalova, N.A. Pasyuk, A.A. Petrukhin, I. A. Shulzhenko, V. V. Shutenko, I. I. Yashin //Nuclear Instruments and Methods in Physics Research, Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment. - 2024-05-26 - P. 1064. - DOI: 10.1016/j.nima.2024.169437 - WoS.

Список полученных патентов по теме диссертации Патенты на изобретение:

1. 2327209 Система считывания информации со стримерных камер Компаниец К.Г., Тимашков Д.А., Шутенко В.В., Яшин И.И. изобретение 20.06.2008

2. 2406919 Способ и устройство для получения мюонографий Барбашина Н.С., Борог В.В., Кокоулин Р.П., Компаниец К.Г., Петрухин А.А., Тимашков Д.А., Шутенко В.В., Яшин И.И. изобретение 20.12.2010

3. 2446495 Способ обнаружения гелиосферных возмущений Астапов И.И., Барбашина Н.С., Борог В.В., Кокоулин Р.П., Компаниец К.Г., Петрухин А.А., Шутенко В.В., Яшин И.И. изобретение 27.03.2012

4. 2461903 Способ калибровки мюонных годоскопов Ампилогов Н.В., Астапов И.И., Компаниец К.Г., Петрухин А.А., Шутенко В.В., Яшин И.И. изобретение 20.09.2012

Патенты на полезную модель:

1. 110531 Устройство для измерения вариаций плотности

атмосферы Астапов И.И., Барбашина Н.С., Борог В.В., Дмитриева А.Н., Кокоулин Р.П., Компаниец К.Г., Петрухин А.А., Шутенко В.В., Яшин И.И. полезная модель 20.11.2011

2. 112778 Устройство для обнаружения вариаций внутренних гравитационных волн в атмосфере Астапов И.И., Барбашина Н.С., Борог В.В., Дмитриева А.Н., Кокоулин Р.П., Компаниец К.Г., Петрухин А.А., Шутенко В.В., Яшин И.И. полезная модель 20.01.2012

3. 2726265 Устройство для измерения угловой чувствительности оптических модулей к черенковскому излучению Амельчаков М.Б., Барбашина Н.С., Богданов А.Г., Киндин В.В., Кокоулин Р.П., Компаниец К.Г., Петрухин А.А., Хохлов С.С., Шутенко В.В., Яшин И.И. полезная модель 19.12.2018

Объем и структура диссертации

Диссертация состоит из введения, пяти глав и заключения. Общий объем работы составляет 210 страниц. В диссертации содержится 95 рисунков, 8 таблиц и 4 приложения. Список литературы содержит 121 наименование.

Глава 1. Черенковский водный детектор НЕВОД

Черенковский водный детектор НЕВОД расположен в специальном здании, в котором размещен водный резервуар с внутренними размерами 9 х 9 х 26 м . Резервуар представляет собой железобетонную конструкцию, расположенную на высоте 0.5 м над уровнем грунта. Детектор включает в себя ряд систем, в том числе:

- детектирующую систему в виде пространственной решетки, состоящей из квазисферических модулей;

- регистрирующую систему кластерного типа;

- калибровочную систему из сцинтилляционных счетчиков, образующих набор узконаправленных телескопов;

- систему питания;

- центральную триггерную систему;

- вычислительный комплекс для сбора и обработки информации;

- технические и технологические системы и стенды, обеспечивающие подготовку аппаратуры, развертывание и эксплуатацию установки.

В состав детектирующей системы входят квазисферические модули (КСМ), регистрирующие черенковское излучение с любого направления с практически одинаковой эффективностью, и сцинтилляционные счетчики, обеспечивающие возможность калибровки установки одиночными мюонами. Модули располагаются в узлах пространственной решетки с шагом 2.5 м вдоль детектора, 2.0 м поперек и 2.0 м по глубине.

Поскольку экспериментальный комплекс НЕВОД являлся первым действующим черенковским водным детектором на поверхности Земли и играл роль прототипа для будущих крупномасштабных установок, его конструкция обеспечивает возможность исследования различных схем расположения и ориентации КСМ. В существующей конфигурации ЧВК имеет четыре плоскости по 16 КСМ и три по 9, всего в решетке 91 КСМ (НЕВОД-91), которые образуют

семь плоскостей по каждой координате. Водный объем, заполненный

-5

пространственной решеткой, составляет 9 х 9 х 10 = 810 м. Такая конфигурация измерительных модулей образует практически симметричную структуру и обеспечивает возможность регистрации черенковского света от одиночных частиц и каскадных ливней с любого направления с практически одинаковой эффективностью.

Конструктивно, пространственная конфигурация решетки сформирована из вертикальных гирлянд, состоящих из 3 или 4 модулей. Три (или четыре) гирлянды образуют плоскость, состоящую из 9 или 16 КСМ соответственно. Две смежные плоскости, включающие 25 КСМ, образуют секцию установки. В этих смежных плоскостях модули смещены на половину шага решетки, что обеспечивает оптимальные условия регистрации одиночных частиц по их черенковскому излучению. Размеры водного резервуара комплекса НЕВОД позволяют разместить 19 плоскостей (241 КСМ в составе 67 гирлянд). Внешние плоскости содержат по 16 модулей и ограничивают рабочий объем детектора. Система крепления гирлянд обеспечивает возможность изменения пространственной конфигурации установки. Верхняя часть гирлянды крепится к стальной балке. Нижняя часть снабжена свинцовым грузом, обеспечивающим ее вертикальную ориентацию. Для минимизации эффектов, связанных с отражением черенковского света, дно и стенки резервуара покрыты черным водонепроницаемым составом. Светоизоляция детектора достигается за счет перекрытия его верхней части стальными щитами и специальным двойным светонепроницаемым покрытием.

Квазисферический модуль [34] является источником информации о физических процессах, происходящих внутри чувствительного объема детектора, поэтому его характеристики во многом определяют исследовательские возможности ЧВД. В каждом КСМ размещаются шесть фотоумножителей, ориентированных вдоль осей ортогональной системы координат, аналоговая часть спектрометрических каналов ЧВД, система питания и система мониторинга. Для защиты фотокатодов ФЭУ от давления воды используются иллюминаторы из оргстекла. Оптический контакт между фотокатодом ФЭУ и оргстеклом

обеспечивается глицерином или силиконом. Питание фотоумножителей организовано по схеме с заземленным фотокатодом, что исключает возможность электрического пробоя.

КСМ обладает одинаковой чувствительностью по отношению к направлению прихода черенковского излучения (рис. 1.1), так как, в общем случае, при срабатывании трех фотоумножителей сумма квадратов откликов этих ФЭУ не зависит от направления, поскольку амплитуда описывается формулой:

. cos а, • к ■ S гт ■ í\w A =---exp(-r / (leff ■ sin 0)),

r ■ sin 0

(1-1)

где I = х, у, 2, ¡^ - длина ослабления света в воде, 5 - площадь входного окна фотоумножителя, в - угол черенковского излучения, г - расстояние до трека частицы, ах, ау, а2 - углы падения излучения на соответствующие ФЭУ, к -линейная плотность фотонов, образующихся на треке. Отклик модуля В

9 9 9

определяется формулой (1-2) fcos ax+cos а^+cos az=1).

к ■ S

«=,Е a, 2 =

r ■ sin0

exp(-r /(lf ■sln0))

(1-2)

Рис. 1.1. Принцип квазисферичности (справа) и внешний вид (слева) КСМ.

Зная отклик модуля и амплитуды с каждого ФЭУ, можно определить направляющие косинусы cosа и восстановить направление черенковского излучения. Пространственная решётка из таких измерительных модулей дает

возможность восстанавливать параметры излучающих треков на основании только амплитудного анализа. Благодаря измерительным модулям такой конфигурации стало возможным исследовать поток вторичных космических лучей в 4п геометрии.

В 2008 - 2010 гг. в рамках Инновационно-образовательной программы НИЯУ МИФИ была проведена модернизация ЧВД НЕВОД с полной заменой всей регистрирующей системы черенковского водного детектора. В результате были улучшены условия регистрации небольших сигналов и увеличен динамический диапазон до 105, что превратило ЧВД в черенковский водный калориметр.

1.1. Регистрирующая система ЧВД

Регистрирующая система (РС) ЧВД НЕВОД [35] имеет кластерную, многоуровневую архитектуру сбора и обработки данных. Схема РС представлена на рис. 1.2. Модули каждой гирлянды объединены в кластеры, образующие нижний уровень системы сбора данных и триггирования. РС включает в себя внутримодульную электронику (ВЭ), блоки электроники кластеров (БЭК) и центральную вычислительную машину (ЦВМ). Передача данных от БЭК к ЦВМ осуществляется по локальной сети Ethernet, а полезные события выделяются центральной триггерной системой. Относительно небольшие размеры установки НЕВОД позволяют решить проблему сбора информации, не прибегая к промежуточным блокам, располагаемым в специальных боксах под водой, которые необходимы для более масштабных установок.

Список литературы диссертационного исследования доктор наук Компаниец Константин Георгиевич, 2024 год

Список литературы

1. В.М. Айнутдинов, ..., К.Г. Компаниец, и др. НЕВОД - многоцелевой нейтринный детектор на поверхности Земли. // Инженерная физика, №4, 2000, с.71 - 80.

2. I. A. Belolaptikov et al. // Astropart. Phys. 7, 263 (1997)

3. E. Andres et al. The AMANDA neutrino telescope: Principle of operation and first results. // Astropart. Phys., 13:1-20, 2000.

4. R. Abbasi et al. (IceCube Collaboration). The IceCube data acquisition system: signal capture, digitization, and timestamping. // Nuclear Instruments and Methods A601 (2009) 294-316, 1 April 2009

5. K. Lande et al., // Nature 251, 485 (1974).

6. K.S. Hirataet. // Phys. Rev. D: Part. Fields 38, 448 (1988).

7. R. Becker-Szendy et al. // Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. A 324, 363 (1993).

8. Super-Kamiokande сайт: https://www-sk.icrr.u-tokyo.ac.jp/en/sk/about/detector/ (дата обращения 23. 08. 2024)

9. H. R. Allan, // Proc. Phys. Soc. 76, 1 (1960).

10. N. L. Dadykin // Instrum. Exp. Tech. 1, 60 (1962).

11. R.M. Tennent The Haverah Park extensive air shower array // 1967 Proc. Phys. Soc. 92 622

12. R. Atkins et al. // Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. A449, 478 (2000).

13. A. U. Abeysekara, R. Alfaro, C. Alvarez, et al. Data Acquisition architecture and online processing system for the HAWC gamma-ray observatory // arXiv:1709.03751v2 [astro-ph.IM] 5 Dec 2017

14. J. Abraham et al. (Auger Collab.) // Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. A 523, 50 (2004).

15. V.M. Aynutdinov, A.A. Petrukhin, G.A. Potapov, et al. NEVOD neutrino water detector on the Earth's surface // Proceedings of the 6th International Workshop "Neutrino Telescopes", Venice, Italy, 22-24 February 1994, 565-571, 1994.

16. V.M. Aynutdinov, V.V. Kindin, K.G. Kompaniets, et al.: Neutrino water detector on the earth's surface (NEVOD) // Astrophysics and Space Science. - 1998. -Vol. 258. - Is. 1-2. - P. 105-116.

17. G. Battistoni, E. Bellotti, C. Bloise et al. The NUSEX detector. // NIM 176(1980) 297-300.

18. В.М. Айнутдинов, ..., К.Г. Компаниец, и др. Координатный детектор для исследования горизонтального потока космических лучей. // Изв. РАН, Сер. Физ., т.63, № 3, 1999, 581 - 584

19. Н.С. Барбашина, Р.П. Кокоулин, К.Г. Компаниец, и др. Широкоапертурный мюонный детектор для диагностики атмосферы и магнитосферы Земли. // Изв. РАН. Сер. Физ., т. 71, № 7, 2007, с. 1072-1074 (Bull. Rus. Acad. Sci., Phys., vol.71, no. 7, 2007, pp. 1044-1046).

20. L.I. Dorman. Space weather and dangerous phenomena on the Earth: principles of great geomagnetic storms forecasting by online cosmic ray data. // Annales Geophysicae, 23, 2997-3002, 2005.

21. В.В. Борог, В.В. Дронов. Изучение короткопериодических колебаний интенсивности мюонов, связанных с конвективно-грозовыми явлениями в атмосфере Земли. // Изв РАН, Сер. физ.,1999, т.63, вып.8, с. 1675-1677.

22. В.В. Борог, В.В. Дронов. Изучение динамических процессов в гелиосфере с помощью мюонного годоскопа. // Астрономический вестник, Наука, Москва, 2000, т.34, № 2, стр. 126-130.

23. С.К. Герасимова и др. Мюонный телескоп на сцинтилляционных счетчиках. // Приборы и техника эксперимента, 2021, № 4, с. 65-73

24. Z. Fuji, S. Sakakibara, K. Fujimoto, H. Ueno. Multi-directional cosmic ray intensities, Nagoya, 1986-1988. // Report of Cosmic-Ray Research Laboratory. Nagoya University. Nagoya. Japan. 1990.

25. В.Л. Янчуковский. Телескоп космических лучей. // Солнечно-земная физика. 2006. Т. 9, c. 41 - 43.182

26. Y. Ohashi, A. Okada, T. Aoki et al. New narrow angle muon telescope at Mt. Norikura. // Proc. 25th ICRC. Durban. 1997. v.1. p. 441- 444.

27. S. Kawakami, K. Fujimoto, S.K. Gupta et al. Search of muons in association with large solar flares with the Grapes-3 MMT at Ooty. // Proc. 28th ICRC. 2003. Tsukuba. p. 3405-3408.

28. В.В. Борог, А.Ю. Буринский, В.В. Дронов. Мюонный годоскоп для исследования солнечно-земных связей в области энергий больше 10 ГэВ. // Изв.РАН. Сер.Физ.,1995, т.59, вып.4, с.191-194.

29 I.I. Yashin, ..., K.G. Kompaniets, et al. Large area hodoscopes for muon diagnostics of heliosphere and earth's magnetosphere. // Acta polytechnica Volume 53 Page 807-810 2013 2013-01-01

30. А.Ф. Янин, К.Г. Компаниец, М.Б. Амельчаков, и др. Годоскоп амплитудных каналов Баксанского подземного сцинтилляционного телескопа на основе программируемых логических интегральных схем. // Приборы и техника эксперимента, 2004, № 3, с. 61-64.

31. N. M. Budnev, ..., K.G. Kompaniets, et al. TAIGA—A hybrid array for high-energy gamma astronomy and cosmic-ray physics. // Nucl. Instrum. Methods A 958, 162113 (2020), doi: 10.1016/j.nima.2019.04.067.

32. I.I. Yashin, ..., K.G. Kompaniets, et al. Muon tomography of large-scale objects // Physics of atomic nuclei, nov. 2021, V. 84, Is.6, P. 1171-1181, D0I10.1134/S1063778821130421

33. A.D. Avrorin, A.V. Avrorin, V.M. Aynutdinov, et al. Calibration and monitoring units of the Baikal-GVD neutrino telescope. // PoS ICRC2017 (2018) 1032 DOI: https://doi.org/10.22323/L301.1032

34 V.V. Kindin, ..., K.G. Kompaniets, et al. Measuring module of the Cherenkov water detector NEVOD. // 24th European Cosmic Ray Symposium (ECRS2014) IOP Publishing Journal of Physics: Conference Series 632 (2015) 012015 doi: 10.1088/1742-6596/632/1/012015

35. V.V. Kindin, ..., K.G. Kompaniets, et al. Cherenkov water detector NEVOD: a new stage of development. // Physics Procedia Vol. 74 (2015) pp.435 - 441. doi: 10.1016/j.phpro.2015.09.221; ISSN: 1875-3892.

36. S.S. Khokhlov, ..., K.G. Kompaniets, et al. New detecting system of the NEVOD Cherenkov water detector. // Bulletin of the lebedev physics institute 2010 Volume 37 Issue 4 Page 126-128.

37. V.M. Aynutdinov, ..., K.G. Kompaniets, et al. Tests of pre-production LED flashers. // Pierre Auger Observatory GAP note 2002-030, 2002, 8 p.

38. V. Aynutdinov, ..., K. Kompaniets, et al. Control system for LED flasher. // Pierre Auger Observatory GAP note 2002-031, 2002, 10 p.

39. V.V. Kindin, ..., K.G. Kompaniets, et al. A Cherenkov water calorimeter based on quasi-spherical modules. // Instruments and experimental techniques. Volume 61 Issue 5 Page 649-657 DOI 10.1134/S0020441218050068 Published SEP 2018 Indexed 2018-12-28

40. M.B. Amelchakov, ..., K.G. Kompaniets, et al. The calibration telescope system of the NEVOD Cherenkov water detector. // Instruments and experimental techniques. Volume 61 Issue 5 Page 673-679 DOI 10.1134/S0020441218050019 Published SEP 2018 Indexed 2018-12-28

41. Н.В. Ампилогов, М.Б. Амельчаков, Г.И. Бритвич и др. / Сцинтилляционный детектор с оптоволоконным съёмом информации // Известия РАН. Серия физическая, 73, № 5 (2009) pp. 675-678.

42. Компания Kuraray Co., Ltd.: [сайт]. URL: http://kuraraypsf.jp/ (дата обращения: 25.07.2024).

43. K.G. Kompaniets, M.B. Amelchakov, N.V. Ampilogov, et al. Measuring and test workbenches of Experimental complex NEVOD // Fundamental research in particle physics and cosmophysics Physics Procedia Volume 74 Page 457-464 2015 2016-09-13

44. M.B. Amelchakov, A.V. Bozhenok, N.A. Krylova et al. Automated test bench for testing the characteristics of large PMT. // Preprint 004-04. Moscow: MEPhI. 2004.

45. V.M. Aynutdinov, V.G. Alalikin, I.A. Danilchenko. Method for measuring the gain dynodes system of photomultiplier tubes. // Preprint 082-88. Moscow: MEPhI. 1988.

46. М.Б. Амельчаков, ..., К.Г. Компаниец, и др. Координатный детектор ДЕКОР для исследования космических лучей под большими зенитными углами. // Изв. РАН, серия физич., т. 66, № 11, 2002, с.1611-1613.

47. Mod. SY3527, Universal Multichannel Power Supply System. // CAEN User's Manual (MUT) 29/10/2002 v. 2

48. Mod. A1732-A1832 High Voltage Boards. // CAEN User's Manual (MUT) 24/03/2014 v. 8

49. E. Iarocci. Plastic strimer tubes and their applicattions in high energy physics NIM 217 (1983) 30

50. G. Battistoni et al. Operation of limited streamer tubes. // NIM 164 (1979)

57.

51. Local Streamer Tube Operating System. // LeCroy 1981

52. K.O. Yurin, K.G. Kompaniets, V.V. Shutenko, I.I. Yashin. New data acquisition and triggering systems for the DECOR coordinate detector. // Physics Procedia Vol. 74 (2015) pp.465 - 469. doi: 10.1016/j.phpro.2015.09.232; ISSN: 18753892.

53. ACEX 1K Programmable Logic Device Family Data Sheet. // Altera Corporation May 2003, ver. 3.4

54. MAX 7000 Programmable Logic Device Family Data Sheet. // Altera Corporation September 2005, ver. 6.7

55. В.А. Шамис C++Builder3 Техника визуального прграммирования. // изд. "Нолидж" Москва 1998

56. Н.Н. Вонсовский, К.Г. Компаниец, Ю.Н. Родин, В.В. Шутенко. Многофункциональный контроллер для сбора данных со стримерных камер координатного детектора // ПТЭ № 2 (2000) с. 58-62.

57. В.В. Шутенко. Диссертация: Система сбора и обработки данных экспериментального комплекса НЕВОД-ДЕКОР // Москва, 2007. с. 63-69.

58. Н.С. Барбашина, ., К.Г. Компаниец, и др. Координатный детектор для исследования горизонтального потока космических лучей // Приборы и техника эксперимента. №6, 2000, с.20-24.

59. Л.И. Дорман, И.Я. Либин. Короткопериодические вариации интенсивности космических лучей // УФН. Т. 145.1985. вып.3. 403-440. N.

60. D.V. Chernov, ..., K.G.Kompaniets, et al. Experimental setup for muon diagnostics of the Earth's atmosphere and magnetosphere (the URAGAN project) // Proc. 29th ICRC, Pune, India, 2005, v. 2, pp. 457-460.

61. N.V. Ampilogov, K.G. Kompaniets, et al. Application of the URAGAN muon hodoscope to calibrate charged particle detectors. // Bulletin of the Russian Academy of Sciences. Physics, 2015, Vol. 79, No. 3, pp. 386-388

62. Н.С. Барбашина, ..., К.Г. Компаниец, и др. Широкоапертурный мюонный годоскоп большой площади УРАГАН. // Приборы и техника эксперимента, 2008, № 2, с. 26-32

63. User's Guide, PCI-7200 / cPCI-7200 12MB/S High Speed Digital Input/ Output Card. // ADLINK Technology Inc. Manual Rev. 2.20, October 14, 2000.

64. S5933 32-Bit PCI "MatchMaker" // AMCC, February 12, 1997, Revised October 1998.

65. К.Г. Компаниец, Д.А. Тимашков, В.В. Шутенко, И.И. Яшин. Система считывания информации со стримерных камер. // Патент РФ на изобретение № 2327209, зарегистр. 20. июня. 2008 г.

66. В.Г. Домрачев, П.П. Мальцев, И.В. Новаченко, С.Н. Пономарев Базовые матричные кристаллы и матричные БИС // М.: Энергоатомиздат. 1992. С.7,66.

67. I.A. Dyachkov. Amplifiers for radiation monitoring system // Proceedings of the IIIrd NEXUSPAN Workshop on Microsystems in Envronmental Monitoring. Moscow. 1997. p. 107-108.

68. N.V. Ampilogov, ..., K.G. Kompaniets, et al. Large area scintillation muon hodoscope for monitoring of atmospheric and heliospheric processes. // Astrophysics and Space Sciences Transactions. - 2011. - Vol. 7, Issue 3. - pp. 435438.

69. Н.В. Ампилогов, И.И. Астапов, Н.С. Барбашина, и др. Базовый модуль сцинтилляционного мюонного годоскопа. // Ядерная физика и инжиниринг. - 2012. - Т. 3. № 5. - С. 460-468.

70. Компания Hamamatsu Photonics K.K.: [сайт]. URL: http://jp.hamamatsu.com/en/ (дата обращения: 29.09.2016).

71. N.V. Ampilogov, ..., K.G. Kompaniets, et al. Muon hodoscope with scintillation strips // Physics Procedia 74 (2015) 478 - 485 doi: 10.1016/j.phpro.2015.09.236

72. V.M. Aynutdinov, ..., K.G. Kompaniets, et al. The Pierre Auger Surface Detector led flashers and their use for monitoring and calibration. // 28th International Cosmic Ray Conference January 2003

73. FT245R USB FIFO IC Datasheet Version 2.08. // Future Technology Devices International Limited December 2009

74. P. Barrillon, S. Blin, T. Caceres, C. de La Taille, N Seguin-Moreau MAROC2 Datasheet. // LAL Orsay OMEGA 25/02/2008

75. S. Deng, D. Dauvergne, G-N. Lu, H. Matheza, Y. Zoccaratoa. Very fast front end ASIC associated with multi-anode PMTs for a scintillating-fibre beam hodoscope. // Topical workshop on electronics for particle physics 2012, 17-21

76. Cyclone Device Handbook, Volume 1. // Altera Corporation January 2007

77. Serial Configuration (EPCS) Devices Datasheet. // Altera Corporation April 2014

78. D. Breton, C. Cheikali, B. Lavigne A normalized USB interface based on the FT245B chip from FTDI. V2.3. // LAL ORSAY 19/10/2007

79. Cyclone III Development Board Reference Manual //Altera Corporation August 2008

80. Cyclone III FPGA Development Kit User Guide. // Altera Corporation September 2010

81. Avalon Interface Specifications. // Altera Corporation August 2010

82. Nios II System Architect Design Tutorial. // Altera Corporation June 2009

83. Nios II Software Developer's Handbook Chapter 11: Ethernet and the NicheStack TCP/IP Stack - Nios II Edition. // Altera Corporation May 2011

84. I.I. Yashin, ..., K.G. Kompaniets, et al. NEVOD — An experimental complex for multi-component investigations of cosmic rays and their interactions in the energy range 1-1010 GeV // Journal of Instrumentation - 2021 - JINST - 16 - T08014 -DOI: 10.1088/1748-0221/16/08/T08014

85. Mod. V1495 General Purpose VME Board. // CAEN User's Manual (MUT) 29/08/2019 v. 17

86. Mod. V2718 VME PCI Optical Link Bridge. // CAEN User's Manual (MUT) 29/03/2007 v. 7

87. А.И. Кобзарь. Прикладная математическая статистика // М.: ФИЗМАТЛИТ, 2006. с. 84-88.

88. FLEX 10K Embedded Programmable Logic Device Family Data Sheet // Altera Corporation January 2003, ver. 4.2

89. Application Note 116 (Configuring APEX 20K, FLEX 10K & FLEX 6000 Devices) // Altera Corporation May 2000, ver. 1.03.

90. Д.А. Комолов, З.А. Мяльк, А.А. Зобенко, А.С. Филиппов. Системы автоматизированного проектирования фирмы ALTERA Max+PlusII и Quartus II // изд. «РадиоСофт», г. Москва, 2002г.

91. A.A. Petrukhin, S.S. Khokhlov. NEVOD as a test facility for future neutrino telescopes // EPJ Web Conf., 2019, vol. 207, 07006.

92. M.B. Amel'chakov, ..., K.G. Kompaniets, et al., RF Patent 2726265, 2020.

93. D.M. Gromushkin, F.A. Bogdanov, A.V. Bulan, K.O. Yurin. Comparing EAS registered with PRISMA-32 array and CWC NEVOD // J. Phys.: Conf. Ser., 2019, vol. 1390. doi: 10.1088/1742-6596/1390/1/012068

94. R.P. Kokoulin, ..., K.G. Kompaniets, et al. Measuring the Cherenkov light yield from cosmic ray muon bundles in the water detector // Nucl. Instrum. Meth. Phys. Res., Sect. A, 2020, vol. 952, 161586.

95. S.S. Khokhlov, ..., K.G. Kompaniets, et al., Cascade showers in the Cherenkov light in water // Nucl. Instrum. Meth. Phys. Res., Sect. A, 2020, vol. 952, 161850

96. S.S. Khokhlov, ..., K.G. Kompaniets, et al. Studying the characteristics of optical modules in the volume of the NEVOD Cherenkov water detector // Bulletin of the Russian Academy of Sciences: Physics, 2021, Vol. 85, No. 4, pp. 452-454. ISSN 1062-8738

97. A.N. Dmitrieva, ..., K.G. Kompaniets, et al. Measurements of integral muon intensity at large zenith angles // Proc. 29-th ICRC, Pune, India, 2005, V.6, P.73-76.

98. М.Б. Амельчаков, ., К.Г. Компаниец, и др. Исследование альбедного потока мюонов вблизи поверхности Земли. // Изв. РАН, серия физич., т. 66, № 11 (2002) 1618-1620.

99. В.С. Кругликова, ., К.Г. Компаниец, и др. Исследование потока альбедных мюонов на экспериментальном комплексе НЕВОД-ДЕКОР // Изв. РАН, Сер. Физ., т. 79, № 3, 2015, 408 DOI: 10.7868/S0367676515030345

100. С.С. Хохлов, ..., К.Г. Компаниец и др. Энергетический спектр каскадных ливней, генерируемых в воде окологоризонтальными мюонами // Изв. РАН. серия физич., 77, № 5, 707-709 (2013).

101. S.S. Khokhlov, ..., K.G. Kompaniets, et al. Study of cascade showers generated by near-horizontal muons in the water Cherenkov detector with a dense array of optical modules. // Bulletin of the Lebedev Physics Institute, 2014, 41(10), pp. 292296.

102. R. P. Kokoulin, ..., K.G. Kompaniets, et al. Cascade showers initiated by muons in the Cherenkov water detector NEVOD // Proceedings of Science. PoS(ICRC2015)360

103. N.S. Barbashina, ..., K.G. Kompaniets, et al. Ultra-high energy cosmic ray investigations by means of EAS muon density measurements // Nucl. Phys. В (Proc. Suppl.), 165 (2007) 317 - 323.

104. О. Saavedra, ..., K.G. Kompaniets, et al. NEVOD-DECOR experiment: results and future // J. Phys.: Conf. Ser., 409, 012009 (2013).

105. А.Г. Богданов, Р.П. Кокоулин, А.А. Петрухин, В.В. Шутенко, И.И. Яшин. Экспериментальное наблюдение влияния магнитного поля Земли на мюонную компоненту ШАЛ // Изв. РАН. Сер. Физ., 71, № 4 (2007) 545 - 547.

106. N.V. Tolkacheva, A.G. Bogdanov, A.N. Dmitrieva, et al. Atmospheric effects in the intensity of cosmic ray muon bundles // Bull. RAS: Physics 2011, Vol. 75, No. 3, pp. 377-380.

107. A.G. Bogdanov et al. // Astropart. Phys. 2018. V. 98. P. 13.

108. A.A. Petrukhin // Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. A. 2014. V. 742. P.

228

109. H.P. Dembinski et al. // EPJ Web Conf. 2019. V. 210. P. 02004.

110. E.A. Yurina. ..., K.G. Kompaniets, et al. Status of the NEVOD-DECOR experiment on the study of muon bundle energy deposit // Изв. РАН, Сер. Физ., 2021, т 85, № 4, с. 594-597

111. A.G. Bogdanov, ..., K.G. Kompaniets et al. Energy deposits of muon bundles in inclined EASes with energies of 1016-1018 eV // Bull. Russ. Acad. Sci. Phys. 2017. V. 81. P. 484. D0I:10.3103/S1062873817040098

112. A.G. Bogdanov et al. // EPJ Web of Conf. 99, 06004 (2015)

113. D. Heck et al. // Forschungszentrum Karlsruhe Report, FZKA 6019 (1998)

114. F. Riehn et al. // Proc. 34th Int. Cosmic Ray Conf., Hague, PoS (ICRC2015) 558 (2015)

115. A. Ferrari et al. // Report CERN-2005-10 (2005)

116. R.P. Kokoulin, ..., K.G. Kompaniets, et al. Measuring the energy deposited by muon bundles of inclined EAS in the NEVOD-DECOR experiment // Phys. Part. Nucl. 2018. V. 49. P. 101. DOI: 10.1134/S1063779618010239

117. E.A. Yurina. K.G. Kompaniets, et al. Investigation of the energy loss of muon bundles in the Cherenkov water calorimeter // Phys. At. Nucl. 2019. V. 82. P. 680. DOI: 10.1134/S1063778819660505

118. Н.С. Барбашина. Lиссертация Метод мюонографии и его применение для исследования гелиосферы, магнитосферы и атмосферы Земли // Москва 2022 стр. 30.

119. D.A. Timashkov, K.G. Kompaniets, et al. Ground level enhancement of December 13, 2006 observed by means of muon hodoscope // Astroparticle Physics. 2008. Vol. 30, pp. 117 - 123. doi: 10.1016/j.astropartphys. 2008.07.008.

120. А.С. Михайленко, К.Г. Компаниец и др. Изучение вариаций потока мюонов на поверхности Земли по данным мюонного годоскопа во время нестационарных атмосферных процессов // 31-я ВККЛ, МГУ. 2010. ГЕО / GEO _6

121. I.I. Astapov, ..., K.G. Kompaniets, et al. Study of correlations between thunderstorm phenomena and muon flux variations // Proceedings of the 32nd ICRC, Beijing. 2011. Vol. 11, pp. 356 - 359. doi: 10.7529/ICRC2011/V11/0319.

Приложение №1. Электрическая принципиальная схема шестиканального контроллера светодиодной импульсной

подсветки

3

1Р 281599-3

и8 LM7905C/TO22C

2 I м ° 3

чГ С29

I 4.7иГ

СМАХ

и9 LM78C5C/TO22C

1 I м ° 3

СН2

СН4

J9

3

4.7иг СМАХ

Приложение №2. Электрическая принципиальная схема контроллера супермодуля координатно-трекового детектора

ДЕКОР

01

—II-

220ыр 02 —1Н

220ыр

314 0 ВЕБЕТ0ВУ +5У !К09

ОК02 -12У _0WS +12У

_SMEMW _БМЕМВ _IOW _|0В _0А0К3 ОВО3 _0А0К1 ОК01 _ВЕРВЕБН 01.К |В07 |В06 |Й05 |Й04 |Й03 _ОА0К2 Т/0 ВА1.Е +5У ОБО ЭЫО ОК07

_БВНЕ _МЕМ0Б16 БА23 _|00Б16 БА22

таю

БА21

|йа11

БА20

|йа12

|ВАТТ |йа15 Resen/ed |йа14 Resen/ed _ОА0К0 _МЕМВ

овао

_MEMW _ОА0К5 Б008 ОВа5 БР09 _ОА0К6 Б010

оваб

БО11 БО12 БО13 Б014 Б015 _МАБТЕВ

_|00Н0К Б07 БО6 Б05 БО4 БО3 БО2 БО1 БР0 |00НВ0У АЕЫ БА19 БА18 БА17 БА16 БА15 БА14 БА13 БА12 БА11 БА10 БА9 БА8 БА7 БА6 БА5 БА4 БАЗ БА2 БА1 БА0 _ОА0К7

А22 |Ва6

А23 |Ва5

А24 та4

А25 та3

А8 А9 А10

"С

а

1 ^-1'

А15 А16 А17 А18 А19 А20 А21

А26 А27 А28

А30 А31

В9 В10

В11 В12

В13 В14

В15 В16 В17 В18 В19 В20

В21_БО8

В22

В23 БО9

В24 В25 Б010

03_БО6

04_БО5

05_БО4

06 БОЗ 07ГБО2

0 8_БО1

0 9_Б00

010 011

021 БА10

022 БА9

023 БА8

024 БА7

025 БА6

026 БА5

027 БА4

028 БА3

029 БА2

030 БА1

031 БА0

"В

Г 1

"1-

и

4: 03 ^ 04 ^ 05 ^ 06

БА[0:1

О10 4

09 5

08 6

"БА6" "БА7"

0 0 44

-А1.Е 2

| 0 43

,юоооо |/00 ООО |/0> > > > |/0 |/0

|/0 |/0

|/0 |/0

|/0 |/0

|/0 |/0

|/0 |/0

|/0 |/0

|/0 |/0

|/0 |/0

|/0 |/0

|/0 |/0

|/0

|/0

|/0 |/0(Т0|)

|/0 |/0(Т00) |/0(ТМБ)

|ЫРиТ/З0|_ВЫ

|ЫРиТ/0Е1

|ЫРиТ/0Е2/З01-К2

|ЫР11Т/З0|_К1

о о о о

00(5(3

37

36 ssa2

34 ssa1

33 ssa0

31 и00ЫР

29 и001.К

28 и0А|А

27 -I0W

26 -|0В

25 АЕЫ

24 БА11

«rds

- \ЛТБ

- ssa2

- ssa1 <^а0 «и00ЫР «и001-К «иОАТА

ЕРМ7064Б/1.0044

В2 1к

В3 1к

В4 1к

Ч<|_О -Ч<0_0

- пБТ

БР0 2

БО1 3 БО2 4 Б03 5 Б04 6 БО5 7 БО6 8

БО7 9

0Ш

А1 В1

А2 В2

А3 В3

А4 В4

А5 В5

А6 В6

А7 В7

А8 В8

У00 07

220п

18 00

17 01

16 02

15 03

14 04

13 05

12 06

11 07

Р[0:15]

-=±г В5

1

00 2 1 2 3 4 5 6 7 8 9

01 3

02 4

03 5

04 6

05 7

06 8

07 9

БО15 2 Б014 3 Б0134 БО12 5 Б011 6 Б010 7 Б09 8 Б08 9

0Ш

А1 В1

А2 В2

А3 В3

А4 В4

А5 В5

А6 В6

А7 В7

А8 В8

17 014

16 013

15 012

14 011

13 010

12 09

11 08

К<0[0:15]

-=±г В6

1

015 2 1 2 3 4 5 6 7 8 9

014 3

013 4

012 5

011 6

010 7

09 8

08 9

|Ва3

|ва5~

|ва6~

|ва7 _ ^ам" |ва13 |ва12 |ва11 |ваю~ |ва9—

«|ва

220п

«0ЬК1

—>— а_0Б0

Ж01

А1

А4

А5

220п

220п

220п

220п

гаБ

39

БА1

БА2

|Ва7

БА3

2

БА4

4

БА5

6

7

8

9

БА9

20

21

32

-|00Б16 41

7

0Б

40

ваю

ва11

ва12

ва13

ва14

Б0[0:15]

У00 08

и2

и3

19

220п

18 015

3.3к

3.3к

2

pe

iffíp

!S .'Se'

so? ¡s

?H

¡s ?oe so? ü?

pSI

GN?s?OA

¡s ?oe so? ü?

Pin

¡s .¡se so? ü?

i 1

pfy|i

:HÜ

pS1

pgjp

i 1

sSt^=?íHÓÁ#= fe==='¡e ?se =??=

i 1

Приложение №3. Электрическая принципиальная схема

платы МАФЭУ

MAROC

v^_3.