Введение к работе
Актуальность работы. Исследование линейчатого космического -амма-излучения является одной из интереснейших задач современной астрофизики. Во многих научных работах (более тысячи), как отечественных, так и зарубежных, рассматриваются экспериментальные и теоретические аспекты проблемы.
Одним из наиболее значительных достижений в астрофизике за последние десятилетия является открытие гамма-всплесков. Однако, несмотря на то что общее число проведенных экспериментов превысило несколько десятков, природа гамма-всплесков до сих пор остается невыясненой. Недостаточная определенность экспериментальной ситуации не позволяет даже сделать уверенный выбор между галактическими и метагалактическими моделями.
Широко используемые сегодня сцинтилляционные детекторы позволяют проводить спектрометрический анализ гамма-излучения с разрешением не лучше 8-10 %, что является недостаточным для надежного выделения спектральных гамма-линий и определения их параметров. Полупроводниковые же детекторы пока не находят широкого применения для спектрометрии космических гамма-всплесков из-за малых площадей и быстрой деградации своих свойств вследствии накопления радиационных повреждений от потоков заряженных частиц.
Для выяснения природы источников линейчатого гамма-излучения имеет первостепенное значение создание качественно новых приборов с энергетическим разрешение не хуже 3-^4% и площадями в сотни квадратных сантиметров. Кроме того представляет значительный научный интерес изучение фоновых условий в которых проводятся измерения потоков излучения космического происхождения.
Цель работы. Настоящая работа посвящена созданию спектрометра высокого разрешения нового типа для изучения космического гамма-излучения, созданию стенда для калибровки спектрометрической аппаратуры, калибровке спектрометра, проведению эксперимента "Букет" на борту орбитального комплекса "Мир", созданию полной системы обработки экспериментальных данных, исследованию спектров фонового космического гамма-излучения, поиску всплесков. Исследование проводилось с помощью разработанного гамма-спектрометра "Ксения", созданного на основе ионизационной камеры на сжатом ксеноне и имеющем высокое энергетическое разрешение ~3%.
Новизна работы:
- впервые в практике экспериментальных исследований линейчатого гамма-излучения, в том числе и на космических аппаратах, использован новый тип спектрометра на основе ионизационной камеры на сжатом ксеноне, обладающий относительно высоким энергетическим разрешением, стабильностью работы в условиях реального полета в околоземном космическом пространстве (орбитальная станция "Мир");
- с помощью спектрометра высокого разрешения измерено фоної
гамма-излучение на борту орбитального комплекса (ОК) "Мир";
- создана универсальная система полной физической обработ
информации эксперимента по регистрации и анализу малоэнергич»
гамма-излучения, нетрадиционной частью которой является обрабо-
спектральных данных детектора высокого разрешения на сжатом ксенон
Научная и практическая ценность работы.
Разработан и создан новый тип спектрометра на сжатом ксено обладающий высоким энергетическим разрешением. Пятилеті эксплуатация спектрометра на борту ОК "Мир" показала высок надежность и стабильность работы спектрометра. Деградации свой спектрометра (с учетом ошибок измерений) не обнаружено.
Область возможного применения спектрометра, пом* астрофизических исследований, может включать радиационь мониторинг окружающей среды, геологическую разведку, медицину и пр
Результаты измерения фоновых условий на борту OK "Мі позволяют с большей определенностью планировать предстоящ измерения космического излучения.
Разработано программное обеспечение обработки спектров мягк гамма-излучения, поиска и анализа гамма-линий. Программ: обеспечение имеет достаточно универсальный характер и может б: использовано при других применениях ксенонового спектрометра.
Представленные результаты могут быть использованы в работах И РАН, ФИАН, ГЕОХИАН, НИИЯФ МГУ, ИПГ, ИМБП и др. организаци.
Автор защищает:
-
Методику проведения исследований космического гамма-излуче в диапазоне энергий 0.1-8.0 МэВ на борту орбитального комплекса "М с помощью спектрометра нового типа на основе ионизационной камеры сжатом ксеноне.
-
Систему первичной и полной физической обработки информа эксперимента "Букет", программное обеспечение полного цикла обрабо экспериментальных данных, включающего поиск и анализ лини? энергетических спектрах.
3. Создание банка данных эксперимента "Букет" за 4.5
эксплуатации аппаратуры.
4. Результаты измерения фоновых потоков малоэнергич?
космического гамма-излучения на борту ОК "Мир".
5. Результаты измерения фоновой аннигиляцонной у-линии 511 кэ
определение ее происхождения.
6. Стенд настройки и калибровки для автоматизации проц<
настройки и тестирования космофизической аппаратуры.
7. Проведение калибровки и испытаний гамма-спектрометра "Ксеш
8. Выбор вида амортизирующих элементов подвески спектром»
"Ксения", позволивший подавить вибропомехи.
9. Блок "контрольный генератор" спектрометра "Ксения", обладаю
высокой стабильностью амплитуды выходных импульсов (<0.1%
обеспечивающий контроль за разрешением спектрометра и его рабочими характеристиками.
Апробация работы. Основные материалы диссертации докладывались на XXI Международной конференции по космическим лучам (Аделаида, 1990), XXIII Международной конференции по космическим лучам (Калгари, 1993), Международной конференции по космическим лучам (Москва, 1994), Международной конференции по жидкостным детекторам (Токио, 1992), конференции "Приборы для ультрафиолетовой, рентгеновской и гамма астрономии" в рамках симпозиумов общества The International Society for Optical Engineering (Сан-Диего, 1992, 1993, 1994), Всесоюзном семинаре по гамма-астрономии (Звенигород, 1991), 1-ой Всесоюзной конференции по радиационной стойкости элементов РЭА в условиях КП (Томск, 1991), Международной научно-технической конференции по физическим методам исследований (Турция, 1993), Всесоюзной конференции "Приборы для экологии - 92" (Ужгород, 1992), Всероссийской межвузовской научно-практической конференции "Конверсия вузов - окружающей среде" (Екатеринрург, 1994), XXXII научной конференции МИФИ (Москва, 1987).
Публикации. Основное содержание диссертации отражено в 12 печатных работах и 3 отчетах по НИР.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из
введения, шести глав, заключения, списка литературы и приложения.
Объем диссертации - страниц, включая "I рисунков. Список
