Мюонный годоскоп УРАГАН тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.01, кандидат физико-математических наук Компаниец, Константин Георгиевич
- Специальность ВАК РФ01.04.01
- Количество страниц 120
Оглавление диссертации кандидат физико-математических наук Компаниец, Константин Георгиевич
Введение.
Раздел 1.
Мюонный годоскоп на стримерных трубках.
1.1 Камера стримерных трубок.
1.2 Конструкция годоскопа.
1.3 Системы обеспечения работы годоскопа.
1.4 Система сбора данных.
1.5 Система триггирования.
1.6 Платы быстрого считывания.
1.7 Устройство преобразования аналогового сигнала.
Раздел 2.
Обеспечение годоскопического режима работы установки.
2.1 Проверка, отбор и наладка элементов годоскопа.
2.1.1 Стенд для проверки камер стримерных трубок.
2.1.2 Стенд для проверки плат считывания.
2.1.3 Многофункциональный контроллер сбора данных.
2.1.4 Наладка и тестирование плат быстрого считывания.
2.1.5 Сборка и наладка измерительной системы супермодулей.
2.2 Программное обеспечение.
2.2.1 Общие принципы построения программного обеспечения установки.
2.2.2 Алгоритмы работы систем СМ.
2.2.3 Программа управления супермодулем.
2.3 Структура данных супермодуля.
Раздел 3.
Характеристики монного годоскопа УРАГАН и методика экспресс - анализа данных
3.1. Зависимость эффективности регистрации от внешних факторов.
3.1.1 Исследование зависимости эффективности регистрации от напряжения высоковольтного питания.
3.1.2 Исследование зависимости эффективности регистрации от атмосферного давления и температуры.
3.2. Интегральный темп счета и барометрический эффект.
3.3 Температурный эффект.
3.4. Корреляционный анализ работы супермодулей.
3.5 Измерение восточно-западной анизотропии потока мюонов.
3.6. Методика экспресс-анализа.
3.7. Паспорт работы супермодулей.
Раздел 4.
Исследовательские возможности мюонного годоскопа.
4.1 Исследование корреляций между вариациями потока мюонов на поверхности Земли и магнитосферными явлениями.
4.1.1 Динамика относительной азимутальной анизотропии мюонного потока во время форбуш-понижений.
4.1.2 Мюонные снимки динамики возмущений в магнитосфере Земли и гелиосфере.
4.2 Вариации потока мюонов во время атмосферных аномалий.
4.2.1 Антикорреляция темпа счета и атмосферного давления во время гроз
4.2.2 Поиск скрытых периодичностей в потоке мюонов.
4.2.3 Мюонные снимки грозовых ячеек.
Рекомендованный список диссертаций по специальности «Приборы и методы экспериментальной физики», 01.04.01 шифр ВАК
Методика исследования форбуш-эффектов в потоке мюонов космических лучей, регистрируемых в годоскопическом режиме2013 год, кандидат физико-математических наук Барбашина, Наталья Сергеевна
Исследование вариаций космических лучей в гелиосфере, магнитосфере и атмосфере Земли с помощью наземного широкоапертурного мюонного годоскопа2006 год, доктор физико-математических наук Борог, Владимир Викторович
Мюонный годоскоп на сцинтилляционных стрипах с оптоволоконным светосбором2016 год, кандидат наук Ампилогов, Николай Владимирович
Широкоапертурный мюонный годоскоп для изучения вариаций космических лучей2000 год, кандидат физико-математических наук Дронов, Владимир Васильевич
Аппаратно-программный комплекс уникальной научной установки «НЕВОД»2024 год, доктор наук Компаниец Константин Георгиевич
Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Мюонный годоскоп УРАГАН»
Космические лучи (КЛ) несут информацию как о физических явлениях в самих источниках излучения, так и о процессах в среде, через которую они проникают. Временные вариации интенсивности космических лучей в месте наблюдения могут быть вызваны изменениями мощности источников, включая ускорительные процессы на Солнце и в Галактике, а также различными
1 I модуляционными эффектами при распространении космических лучей в гелиосфере, магнитосфере и атмосфере Земли.
За пределами гелиосферы первичные космические лучи высокой энергии характеризуются высокой степенью изотропии и в пределах ошибок измерений их интенсивность практически постоянна во времени. Но в гелиосфере и на поверхности Земли интенсивность космических лучей может сильно изменяться. По характеру изменения интенсивности наблюдаемые вариации можно разделить на регулярные (периодические) и нерегулярные (спорадические или стохастические). К периодическим вариациям относятся сезонные изменения интенсивности, связанные с вращением Земли (солнечно-суточные, звездно-суточные), вращением Солнца (27-дневные) и циклами солнечной активности (11 и 22-летние). К нерегулярным вариациям относятся изменения интенсивности космических лучей, обусловленные метеорологическими эффектами, а также вариации, вызванные солнечными вспышками и другими нестационарными явлениями на Солнце, например, выбросами коронального вещества в межпланетную среду. Как правило, большинство типов вариаций характеризуются небольшим изменением интенсивности, амплитуды которых могут изменяться от долей процента до нескольких процентов. В области небольших энергий потоки частиц от солнечных вспышек могут превышать средний уровень в несколько десятков и сотни раз [1].
Из-за малой амплитуды вариаций к аппаратуре, предназначенной для их изучения, предъявляются жесткие требования. Она должна обеспечивать непрерывность измерений, высокую стабильность, а также достаточную статистическую точность.
Средства мониторинга вариаций КЛ можно разделить на два класса: космические и наземные.
В настоящее время измерения потока частиц непосредственно в точке своего местонахождения проводят космические аппараты АСЕ, WIND, STEREO и GOES и др. Находящиеся на их борту детекторы позволяют в реальном времени измерять величину и направление магнитного поля, плотность, температуру и скорость плазмы солнечного ветра, потоки электронов с энергиями от нескольких эВ до десятков МэВ, протонов- от нескольких кэВ до сотен МэВ, ионов (вплоть до железа) - до энергий 30 МэВ / нуклон и другие характеристики.
Детекторы на борту космических аппаратов проводят прямые измерения потока первичных частиц, но, к сожалению, их количество мало, а риск необратимого выхода аппаратуры из строя и их стоимость велики, кроме того, приемлемую статистическую точность измерений вариаций космических лучей на космических аппаратах из- за ограниченности их размеров можно получить только в области малых энергий.
При наземных измерениях регистрируется вторичное излучение: мягкая, жесткая и ядерно-активная компоненты.
На протяжении полувека большой круг физических явлений, связанных с вариациями интенсивности КЛ, изучается с помощью разветвленной мировой сети нейтронных мониторов. Нейтронные мониторы регистрируют нейтроны, которые образуются в веществе установки адронами, достигшими уровня наблюдения. Поскольку нейтронные мониторы регистрируют вторичные частицы, возникающие в результате многократных актов взаимодействий в глубине атмосферы, их показания соответствуют интегральной интенсивности ядерно-активной компоненты космических лучей в атмосфере, которая слабо зависит от температурного профиля атмосферы. Поэтому нейтронные мониторы удобны для исследования вариаций внеатмосферного происхождения. Необходимо лишь учесть барометрический эффект. В настоящее время поверхность Земли покрыта сетью нейтронных мониторов, включающей более 50 станций [2].
Однако нейтронные мониторы чувствительны только к ядерно-активной компоненте космических лучей и не позволяют определять направления прихода частиц. Нейтронные мониторы являются приборами интегрального типа, их пространственное разрешение определяется лишь светосилой, а результаты относятся к потоку КЛ с невысокой средней энергией (2-10 ГэВ).
Вариации космических лучей исследуются также путем измерений интенсивности жесткой и мягкой компонент. Жесткая компонента космических лучей в атмосфере - поток мюонов, образующихся при распаде заряженных пионов, которые в свою очередь генерируются в процессах множественного рождения при взаимодействии космических нуклонов высоких энергий с ядрами атомов атмосферы. Поскольку энергичные мюоны характеризуются большой проникающей способностью, частицы, образованные в первых актах взаимодействий, дают существенный вклад в суммарный счет детекторов, находящихся на уровне моря или под землей. Эффективная глубина образования мюонов и, соответственно, доля мюонов, которые могут достичь наземных или подземных установок, зависят от состояния атмосферы. Интенсивность мягкой -электронно-фотонной компоненты также подвержена сильному влиянию различных атмосферных возмущений. Для их измерений обычно используют стандартные телескопы, ориентированные определенным образом. Для наблюдения анизотропии космических лучей мюонные телескопы приспособлены значительно лучше, чем нейтронные мониторы. Это связано, в первую очередь, с их более узкой диаграммой направленности.
Первый многонаправленный мюонный телескоп для непрерывной регистрации потока мюонов был создан в Нагое в рамках программы Международного Года Активного Солнца (IASY) и работает с октября 1970 г. по настоящее время [3]. Телескоп смонтирован внутри термостатированной камеры (7.2 х 7.2 х 4.3 м3), установленной в кондиционируемом помещении (117 м2). Эффективная площадь телескопа составляет 36 м2. Мюонный телескоп состоит из двух слоев по 36 детекторов в каждом. Слои разделены по высоте 1.73 м стальной фермой и свинцовыми блоками толщиной 5 см, расположенными под верхней плоскостью для подавления мягкой компоненты космических лучей. Каждый детектор состоит из пластикового сцинтиллятора толщиной 5 см и площадью 1 м2, который устанавливается в корпус из 1.6 мм стали и просматривается 5" фотоумножителем (Hamamatsu Photonics R877). Детекторы установлены по слоям в квадраты (6 х 6м2), ориентированные по сторонам света. Темп счета одного детектора составляет примерно 1.1 х 104 событий/мин в верхнем слое и 0.9 х 104 событий/мин в нижнем. Температурная зависимость эффективности срабатывания детектора составляет -0.035 %/°С но, благодаря термостабилизации, колебания общей эффективности установки не превышают 0.01 %. Импульсы от 72 детекторов верхнего и нижнего слоев поступают на 992 ячейки двойных совпадений, которые объединяются в группы, выделяющие события по 17 направлениям телескопа. Количество событий в 10 мин интервале с каждого направления вместе с меткой времени, показаниями давления и температуры непрерывно записывается, формируя ряд 10 мин кадров.
В настоящее время работают несколько наземных многонаправленных мюонных телескопов (таблица 1): в Нагое (Япония), Хобарте (Австралия), Сан Мартино (Бразилия), Кувейте, регистрирующих поток мюонов с различных направлений в реальном времени и в едином формате [4].
Таблица 1. Мюонные телескопы.
Станция Площадь, m2 Количество направлений Количество слоев
Nagoya, Japan 36 17 2
Hobart, Australia 9 13 2
Sa~o Martinho, Brazilb 28 17 2
Kuwait University 9 13 2
Действующие мюонные телескопы дают информацию, которая соответствует К/1 со средней энергией около 50 ГэВ, и позволяют детально изучать их вариации. Телескопы с крупной мозаичной структурой регистрируют КЛ из небольшого числа (4 - 20) пространственных направлений с угловым разрешением 20-30 градусов.
Следующим этапом развития методов исследования вариаций потока мюонов на поверхности Земли стало создание мюонных телескопов с высокой степенью грануляции. Это дает возможность одновременной регистрации интенсивности мюонов сразу по многим направлениям. В последние годы было создано два счетчиковых многоканальных телескопа - на горе Норикура [5] и большой счетчиковый телескоп индийско-японского проекта в Ооти [6].
Многоканальный мюонный телескоп на вершине горы Норикура (Япония) У начал свою работу с мая 1998 года (географические координаты 36.1° северной широты и 136.6° восточной долготы на высоте 2770 м над уровнем моря). Телескоп состоит из четырех слоев пропорциональных счетчиков, по 44 счетчика в слое. Каждый счетчик представляет собой пятиметровый цилиндр с диаметром 10 см вдоль оси которого натянута 50 мкм вольфрамовая анодная нить. Для подавления мягкой компоненты космических лучей над верхним слоем размещен слой свинца толщиной 5 см. Оси счетчиков в верхнем и в третьем слоях ориентированы в направлении восток - запад, а во втором и в нижнем слоях - в направлении север - юг. Первый и второй слой составляют верхнюю координатную пару, а третий и четвертый - нижнюю. Пары разнесены друг от друга на высоту 80 см. Запись события прохождения мюона происходит по совпадению срабатывания счетчиков в четырех слоях. Направление мюона определяется по положению X-Y сработавших счетчиков. Структура установки приблизительно эквивалентна двум 44 х 44 квадратным сборкам 10 х 10 см детекторов, вертикально разделенных друг от друга на 80 см. Диапазон измерения углов составляет 360° по азимуту и от 0° до 55° по зенитному углу. Угловое разрешение - около 7°.
Эксперимент GRAPES-3 индийско-японского проекта в Ооти (11.4° северной широты 76.7° восточной долготы, 2200 м над уровнем моря) первоначально планировался для исследования космических лучей высоких энергий (выше 3 х 1013эВ). Установка включает в себя 380 сцинциляционных счетчиков ШАЛ, размещенных на площади более 20 000 м2, а также большой мюонный телескоп общей площадью 560 м2. Базовым элементом телескопа является пропорциональный счетчик (PRC) размером 600 х 10 х 10 см, работающий на смеси 90% аргона и 10% метана. Сборка из 58 PRC, размещенных рядом в одной плоскости, представляют собой один слой детектора. Две пары ортогональных слоев счетчиков проложенных бетонным поглотителем и экранированных сверху бетонными плитами общей толщиной 2,4 м называются модулем (рис 1). Пороговая энергия установки определяется слоем поглотителя и составляет 1,1 ГэВ для вертикальных мюонов. Четыре модуля, установленных рядом в одном здании, называется мюонной станцией. Весь телескоп состоит из четырех таких станций.
45° !
Рис. 1. Модуль мюонного телескопа установки GRAPES 3. Триггерным условием срабатывания модуля является прохождение мюона через все четыре слоя PRC. Темп счета одного модуля составляет примерно 3200 8
Гц. Угловое разрешение детектора составляет 9°. В 1998 году возникла идея использовать возможности гигантского мюонного телескопа для исследования вариаций солнечных космических лучей, обусловленных такими явлениями, как вспышки, выбросы коронального вещества, форбуш-понижения. Для решения этой задачи была разработана система быстрой записи мюонных событий, позволяющая записывать треки частиц из 225 направлений, и в 2001 г. вся установка была оснащена новой электроникой. Система записывает около 3 х 106 событий в минуту, что составляет 9 Гбайт данных в сутки. В 2003 г. этой системой сбора данных был оборудован мюонный телескоп в Акено.
Однако описанные выше многонаправленные мюонные телескопы обладают рядом существенных недостатков. В этих установках используются круглые и квадратные пропорциональные камеры, сложенные в виде детектирующих плоскостей. Внутри апертуры имеется много зон пониженной эффективности на границах вдоль каждого счетчика, обусловленных щелевыми зазорами между ними. Даже лучшие мюонные телескопы имеют угловое разрешение около 10 градусов.
Новым шагом в развитии методов наземного мониторинга процессов, модулирующих потоки космического излучения, является создание следующего поколения мюонных детекторов - мюонных годоскопов. Под годоскопическим режимом работы мюонного детектора понимается возможность измерения практически непрерывного пространственного распределения потока мюонов, т.е. когда дискретность установки не вносит искажений в отображение исследуемых физических процессов.
Первой в мире попыткой реализации широкоапертурного мюонного годоскопа для исследования вариаций КЛ на поверхности Земли является установка ТЕМП [7], созданная в МИФИ в 1995г. Годоскоп представляет собой сборку из двух пар координатных плоскостей на основе узких трехметровых сцинтилляционных счетчиков-стрипов, имеет площадь 3 х 3 м2 и содержит 512 регистрирующих каналов.
Конструктивно, отдельный счетчик состоит из обернутой в светоотражающую майларовую пленку и светоизолированной снаружи сцинтилляционной полосы-стрипа (2,5 см х 1,0 см х 290 см), механически соединенной с дюралевым корпусом, где размещается ФЭУ-85 с делителем высокого напряжения. ФЭУ-85 регистрирует вспышки света, образующиеся в результате взаимодействия падающих заряженных релятивистских частиц с веществом сцинтиллятора.
Два слоя счетчиков по 128 штук образуют координатную плоскость. Чтобы не было щелей между счетчиками, соседние пластины в слое размещены с перекрытием 3 мм (рис. 2), что и позволило обеспечить годоско пи чески й режим работы этой установки. Сцинтилляционные стрипы одного слоя уложены перпендикулярно стрипам другого. Триггерным усповием срабатывания установки является прохождение мюона через все четыре слоя стрипов. Если мюон проходит через плоскость, то срабатывают два перпендикулярных стрипа (рис. 3). Их пересечение дает точку мюонного следа. Вторая точка находится во второй плоскости. Через эти точки проводится прямая в пространстве, которая дает положение трека мюона.
Установка снабжена поворотной рамой, позволяющей наклонять детектор до зенитного угла 45°.
Рис. 2. Размещение пластин сцинтилляторов в одной плоскости детектора
Мюоны регистрируются практически с любого направления верхней полусферы. Темп счета детектора составляет около 600 событий в секунду, угловое разрешение - порядка 1-2 градусов. Трек мюона, проходящего через две пары взаимно пересекающихся стрипов, попадает в некоторую ячейку телесного угла.
Y1
Х1
Рис. 3. Схема определения направления движения мюона
На мюонном годоскопе ТЕМП, был получен ряд новых физических результатов. В частности, был успешно апробирован новый способ наблюдения опережающих внутренних гравитационных волн, связанных с отдаленной грозовой активностью в атмосфере Земли [8]. Были получены данные по вариациям потока мюонов, предшествующим геомагнитным возмущениям, которые свидетельствуют о существовании корреляций между динамическими процессами в гелиосфере и изменениями интенсивности мюонов и могут быть использованы в качестве предикторов возмущений магнитосферы Земли [9].
К сожалению, реконструкция треков по двум точкам, конструктивно заложенная как во всех существующих мюонных телескопах, так и в установке ТЕМП, не может дать надежной идентификации направления пролета мюона. В результате прстранственные и угловые распределения искажаются из-за ложных реконструкций, связанных с дельта-электронами, группами мюонов, каскадными ливнями и случайными шумовыми срабатываниями.
Вместе с тем в настоящее время внимание исследователей приковано к изучению гелио- и геофизических явлений, предшествующих и сопровождающих катастрофические явления [10, 11], в том числе магнитные бури и ураганы. Эти исследования имеют особое значение для своевременного обнаружения предвестников подобных катастроф. Поэтому создание новой высокочувствительной аппаратуры и развитие методов дистанционного мониторинга состояния гелиосферы, а также термодинамических процессов в атмосфере Земли, сопровождающих формирование и перемещение ураганов, является весьма актуальной задачей.
Цель работы
Разработка и создание Установки для РАспознования Грозовых АНомалий (УРАГАН) - трекового мюонного годоскопа для исследования динамических процессов в атмосфере Земли и околоземном пространстве методом мюонной диагностики.
Научная новизна
Созданная установка впервые позволяет получать с высокой достоверностью непрерывные распределения характеристик потока мюонов из верхней полусферы в широком диапазоне зенитных углов вплоть до 80°. Аппаратура представляет собой новый тип наземного модульного детектора космических лучей, предназначенного для исследования связей между пространственно-временными вариациями потока мюонов космических лучей и различными динамическими процессами в гелиосфере, магнитосфере и атмосфере Земли.
Оригинальность разработанной системы быстрого считывания информации мюонного годоскопа подтверждена полученным патентом.
Практическая значимость
Созданная установка позволяет вести непрерывный мониторинг состояния атмосферы и магнитосферы Земли и развивать методы мюонной диагностики для дистанционного и заблаговременного обнаружения опасных явлений (ураганы, магнитные бури и т. д.).
Универсальность отдельных элементов и всей системы триггирования и сбора данных позволяет использовать их в системах регистрации данных других многоканальных космофизических установок.
Личный вклад
Автор участвовал во всех этапах разработки и создания мюонного годоскопа УРАГАН. Непосредственно автором была разработана, собрана и налажена аппаратура детектора, созданы алгоритмы и программы, обеспечивающие работу системы сбора данных и триггирования, а также специализированные стенды и методики для тестирования и наладки элементов детектора. Автор принимал непосредственное участие в проведении экспериментов и в получении методических и физических результатов.
Автор защищает
1. Установку модульного типа УРАГАН, обеспечивающую годоскопический режим регистрации мюонов в полном объеме.
2. Общую структуру и основные элементы системы сбора данных и триггирования.
3. Алгоритмы и программы, обеспечивающие работу системы сбора данных и триггирования.
4. Стенды и методики для тестирования и наладки элементов детектора.
5. Полученные характеристики и оценки возможностей мюонного годоскопа УРАГАН.
Апробация
Результаты работы были доложены на российских и международных конференциях: Европейском симпозиуме по космическим лучам (ECRS 2004), Международной конференции по космическим лучам (ICRC 2005), Всероссийской конференции по космическим лучам (BKKJ1 2006), Баксанской молодежной школе экспериментальной и теоретической физики (2006), научной сессии МИФИ (2007), опубликованы в их трудах, а также в четырех статьях в журналах "Приборы и техника эксперимента" и "Известия РАН. Серия физическая".
Объем и структура диссертации
Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы. Объем диссертации: 120 страниц, 72 рисунка, 7 таблиц, 46 наименований цитируемой литературы.
Похожие диссертационные работы по специальности «Приборы и методы экспериментальной физики», 01.04.01 шифр ВАК
Метод мюонографии и его применение для исследования гелиосферы, магнитосферы и атмосферы Земли2022 год, доктор наук Барбашина Наталья Сергеевна
Мюонная диагностика корональных выбросов массы по данным координатно-трекового детектора УРАГАН2018 год, кандидат наук Астапов Иван Иванович
Исследование солнечных космических лучей по данным Баксанских наземных детекторов2008 год, кандидат физико-математических наук Карпова, Зоя Марленовна
Геофизические эффекты космических лучей и экспериментальные методы их исследования2008 год, доктор физико-математических наук Янчуковский, Валерий Леонидович
Система сбора и обработки данных экспериментального комплекса невод-декор2007 год, кандидат физико-математических наук Шутенко, Виктор Викторович
Заключение диссертации по теме «Приборы и методы экспериментальной физики», Компаниец, Константин Георгиевич
Основные результаты работы можно сформулировать следующим образом.
1) Разработка аппаратуры.
• Разработана структура супермодуля УРАГАН на базе камер стримерных трубок, обеспечивающая регистрацию мюонов в диапазоне зенитных углов 0° - 84° с высоким пространственным 1 см) и угловым 0.8°) разрешением.
• Разработаны системы триггирования и сбора данных, как для одного супермодуля, так и для совокупности нескольких идентичных супермодулей с общей синхронизацией по календарному времени.
• Разработаны основные элементы измерительной системы супермодуля -плата быстрого считывания и триггерный модуль, обеспечивающие сбор данных с мертвым временем около 10%, подсчет живого времени с дискретностью до 125 не, мониторинг шумов плоскостей и тестирование цепей считывания.
• Совместно со специалистами НПО ФОРМ разработана специализированная микросхема двухканального усилителя-дискриминатора-формирователя, предназначенная для преобразования сигналов со стрипов детектора в сигналы ТТЛ уровней заданной длительности.
2) Обеспечение годоскопического режима работы.
• Разработаны методики и созданы стенды для тестирования и наладки элементов детектора. Разработан многофункциональный контроллер, алгоритмы и программное обеспечение для тестирования плат быстрого считывания в автоматическом режиме.
• Проверено и налажено более 1000 плат быстрого считывания, обеспечено их функционирование в области плато эффективности с разбросом порогов срабатывания в узком интервале (3.8 ± 0.3 мВ).
• Последовательно в течение 2005 - 2007 гг. собраны, налажены и введены в эксплуатацию три супермодуля мюонного годоскопа УРАГАН.
• Разработано программное обеспечение для обслуживания установки УРАГАН: программы регистрации и управления супермодулями,
114 обслуживания датчиков атмосферного давления и температуры, on-line контроля работы супермодулей.
• Разработан комплекс программ, обеспечивающий непрерывное накопление мюонных снимков-матриц и получение непрерывных пространственно-угловых распределений регистрируемого потока мюонов.
3) Исследование характеристик мюонного годоскопа.
• Проведено несколько методических серий по изучению характеристик супермодулей.
• Исследовано изменение отклика детектора при вариациях атмосферного давления, температуры, рабочего напряжения и состава газовой смеси. Полученные результаты позволили определить основные факторы, влияющие на стабильность работы супермодулей, получить зависимость эффективности плоскостей от различных параметров.
• Измерены барометрический (- 0,18 %/мбар) и температурный (- 0,15%/°С) коэффициенты для различных супермодулей. Измерена восточно-западная асимметрия потока мюонов.
• Разработаны методика экспресс-анализа экспериментальных данных и паспорт супермодуля, которые позволяют формировать базы данных для физического анализа. S
4) Исследовательский потенциал созданной установки.
• В 2005 - 2007 гг. обеспечено проведение длительных измерений пространственно-временных вариаций потока мюонов. Аппаратура работала стабильно с малым числом сбоев - отношение времени нештатной работы к суммарному времени не превышало 3%. Отношение частоты срабатываний двух супермодулей мюонного годоскопа близко к единице, среднее значение и разброс составили 1.002 ± 0.005.
• Продемонстрирована возможность обнаружения гелиосферных возмущений, вызывающих форбуш-понижения, за двое суток до их появления в околоземном пространстве.
• Продемонстрирована возможность наблюдения грозовых явлений в потоке мюонов и подтверждено существование волновых процессов в периоды возникновения и развития ураганов.
В заключение считаю своим приятным долгом выразить глубокую благодарность моему научному руководителю, профессору А.А.Петрухину за постоянную поддержку в работе и многочисленные обсуждения возникающих проблем.
Автор благодарен всем сотрудникам ЭК НЕВОД, участвовавшимм в создании установки УРАГАН и в проведении долговременных серий измерений. Особенно я признателен Н.С.Барбашиной, В.В.Борогу, А.Н.Дмитриевой, В.В.Киндину, Р.П.Кокоулину, Д.А.Тимашкову, Д.В.Чернову, В.В.Шутенко, И.И.Яшину за помощь в процессе проведения данной работы, плодотворные обсуждения результатов и критические замечания.
Автор благодарит Ю.Н.Родина (СНИИП) за помощь в разработке многофункционального контроллера и С.А.Коршунова (НПО "ФОРМ") за участие в совместной разработке микросхемы Р4040, а также А.Н.Сытина (ИФВЭ) за оказанное содействие в изготовлении электронных плат.
Заключение.
Список литературы диссертационного исследования кандидат физико-математических наук Компаниец, Константин Георгиевич, 2008 год
1. Л.И.Дорман, И.Я.Либин. Короткопериодические вариации интенсивности космических лучей. // УФН. Т. 145.1985. вып.З. 403-440.
2. В.Г.Янке. Наземные наблюдения космических лучей и представление информации в интернет в реальном времени. // Солнечно-земная физика. Иркутск. 2002. Вып.2(115). с. 99-103.
3. 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.
4. T.Kuwabara, et. al. (2006), Real-time cosmic ray monitoring system for space weather. //Space Weather, 4, S08001, doi:10.1029/2005SW000204.
5. 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.
6. 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.
7. 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.
8. 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.
9. 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.
10. L.I.Dorman. Space weather and dangerous phenomena on the Earth: principlesiof great geomagnetic storms forecasting by online cosmic ray data. // Annales Geophysicae, 23, 2997-3002, 2005.
11. Г.С.Голицын, А.А.Васильев (ред.). Гидрометеорологические опасности. // M. Крук. 2001.296 с.
12. G. Battistoni, E. Bellotti, C. Bloise et al. The NUSEX detector. // NIM 176(1980) 297-300.
13. Battistoni, E.Belotti, C.BIoise et al. The NUSEX detector. // Nucl. Instrum. and Meth. A. 1986. v.245. p.277.
14. Е. larocci, Plastic Strimer Tubes and Their Applicattions in High Energy. // Physics,NIM 217 (1983) 30.
15. G. Battistoni et al., Operation of Limited Streamer Tubes. // NIM 164 (1979) 57.
16. D.V. Chernov, N.S. Barbashina; G. Mannocchi, R.P. Kokoulin, K.G. Kompaniets, A.A. Petrukhin, O. Saavedra, V.V. Shutenko, D.A. Timashkov, G. Trinchero, I.I.
17. Yashin. Experimental setup for muon diagnostics of the Earth's atmosphere andimagnetosphere (the URAGAN project). // Proc. 29th ICRC, Pune, India, 2005, v. 2, pp. 457-460.
18. 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. НЕВОД многоцелевой нейтринный детектор на поверхности. Земли. // Инженерная физика, №4, 2000, с.71 - 80.
19. CAEN HIGH VOLTAGE SYSTEM SY-127, User manual
20. ADLINK Technology Inc.: User's Guide, PCI-7200 / cPCI-7200 12MB/S High Speed Digital Input/ Output Card, .Manual Rev. 2.20: October 14, 2000.
21. AMCC: S5933 32-Bit PCI "MatchMaker", February 12, 1997, Revised October 1998.
22. А.И.Кобзарь. Прикладная математическая статистика. // М.: ФИЗМАТЛИТ, 2006. с. 84-88.
23. М. Гук. Аппаратные интерфейсы ПК. Энциклопедия. // СПб.: Питер. 2002. с. 146-174.
24. ALTERA, Data Sheet: FLEX 10K Embedded Programmable Logic Device Family, January 2003, ver. 4.2.
25. ALTERA, Application Note 116 (Configuring APEX 20K, FLEX 10K & FLEX 6000 Devices)
26. Д.А.Комолов, З.А.Мяльк, А.А.Зобенко, А.С.Филиппов. Системы автоматизированного проектирования фирмы ALTERA Max+Plusll и Quartus II. //изд. «РадиоСофт», г.Москва, 2002г.
27. 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.
28. Операционные усилители и компараторы. // М.: Изд. Дом « Додека-XXI», 2002. с. 269, 340.
29. В.Г.Домрачев, П.П.Мальцев, И.В.Новаченко, С.Н.Пономарев Базовые матричные кристаллы и матричные БИС. // М.: Энергоатомиздат. 1992. С.7,66.
30. A.Dyachkov. Amplifiers for radiation monitoring system // Proceedings of the lllrd NEXUSPAN Workshop on Microsystems in Envronmental Monitoring. Moscow. 1997. p. 107-108.
31. В.А.Шамис. C++Builder3 Техника визуального прграммирования. // изд. "Нолидж" Москва 1998
32. Н.Н.Вонсовский, К.Г.Компаниец, Ю.Н.Родин, В.В.Шутенко. Многофункциональный контроллер для сбора данных со стримерных камер координатного детектора. // Приборы и техника эксперимента, №2, 2000, с. 58-62.
33. В.Б.Стешенко. ПЛИС фирмы ALTERA: проектирование устройств обработки сигналов. // изд "ДОДЕКА", г. Москва, 2000
34. В.В.Шутенко. Диссертация: Система сбора и обработки данных экспериментального комплекса НЕВОД-ДЕКОР. // Москва, 2007. с. 63-69.
35. Л.И.Дорман. Метеорологические эффекты космических лучей. // М.: Наука, 1972.
36. Л.И.Дорман, В.Г.Янке. К теории метеорологических эффектов космических лучей //. Изв. АН СССР. сер. физ. 1971. т. 35. №12. с.2571-2586.
37. ЗЭ.Л.И.Дорман, Ю.Я.Крестьянников. Среднемассовая температура и спектрографический метод исследования вариаций космических лучей. // Гемагнетизм и аэрономия. 1977. т.17. № 4. с. 622-627.
38. Дж.Вильсон (ред.). Физика космических лучей. // М. Изд. Иностр. Лит. 1954. т.1. 437 с.
39. Н.Ш.Кремер. Теория вероятностей и математическая статистика. // М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2007. с. 246-250.
40. А.В.Белов, Е.А.Ерошенко, К.Г.Иванов, В.Г.Янке. Причины и предвестники форбуш-понижений. // Изв. РАН. сер. физ. 1997. т.61. №6. с.1100-1103.
41. С.Д.Данилов, А.И.Свертилов. Внутренние гравитационные волны, генерируемые при прохождении гроз. // Изв. АН ФАО. 1991. т.27, №3. с. 234
42. Р.Отнес, Л.Эноксон. Прикладной анализ временных рядов. М. Мир. 1982. 428 с.
43. Н.М.Астафьева. Вейвлет-анализ: обзор теории и методы применения. // Успехи физических наук, том 166, № 11, 1996, с. 1145241.
Обратите внимание, представленные выше научные тексты размещены для ознакомления и получены посредством распознавания оригинальных текстов диссертаций (OCR). В связи с чем, в них могут содержаться ошибки, связанные с несовершенством алгоритмов распознавания. В PDF файлах диссертаций и авторефератов, которые мы доставляем, подобных ошибок нет.