Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Описание установок БНО для регистрации космических лучей 11
1.1 .Установка «Ковер» 11
1.2. Баксанский подземный сцинтилляционный телескоп 15
1.3.Установка «Андырчи» 18
ГЛАВА 2. Энергетические и временные измерения сцинтилляционными детекторами 24
2.1 .Анализ параметров сцинтилляционных детекторов 24
2.2.Общие сведения о преобразовании амплитуды в длительность 38
2.3.Логарифмический RC-преобразователь с временной привязкой 39
2.4.Послеимпульсы ф.э.у : 45
2.5. Логарифмический RC- преобразователь с защитным ключом 53
2.6ХС-преобразователь с временной привязкой 59
2.7.Линейный преобразователь амплитуды в длительность 67
2.8.Чувствительный логарифмический LC- преобразователь с
линейным пропускателем 70
2.9.Измерение дифференциальной нелинейности
преобразователей амплитуды в длительность 74
ГЛАВА 3 . Селекция фоновых событий по длительности 79
Введение 79
Двупороговый селектор длительности импульсов ф.э.у 85
ГЛАВА 4. Система молниезащиты установки «Андырчи» 95
4.1.Введение 95
4.2. Элементы пассивной защиты 101
4.3 .Активная защита 110
ГЛАВА 5. Термостабилизация сцинтилляционных детекторов 119
5.1.Введение 119
5.2. Термостатирование больших жидкостных сцинтилляционных детекторов 1
5.3.Термостабилизация одиночного детектора на основе пластического сцинтиллятора 1
Заключение * I
Список литературы
- Баксанский подземный сцинтилляционный телескоп
- Логарифмический RC- преобразователь с защитным ключом
- Элементы пассивной защиты
- Термостатирование больших жидкостных сцинтилляционных детекторов
Введение к работе
Исследования в области физики элементарных частиц и астрофизики
привело к необходимости создания больших экспериментальных ядерно-
* физических установок, возможности которых позволяют решать широкий
круг современных научных проблем. К числу таких установок следует
отнести установки «Ковер», Баксанский подземный сцинтилляционный
телескоп (БПСТ) и установку «Андырчи», вместе представляющие собой
научный комплекс, созданный на базе Баксанской нейтринной обсерватории
ИЯИ РАН. Каждая из этих установок была построена для решения целого
ряда фундаментальных задач, связанных с изучением, как ядерных
процессов, так и астрофизических явлений. Установки находятся в горах
Северного Кавказа в Ьаксанском ущелье на высоте 1700м над уровнем моря.
f На рис.1 представлен условный план расположения установок.
Установка «Ковер» предназначена для исследования широких атмосферных ливней (ШАЛ), анизотропии первичных космических лучей (ПКЛ), регистрации вариаций космических лучей, связанных с атмосферными явлениями и солнечной активностью, а также для решения задач гамма-астрономии в диапазоне сверхвысоких энергий.
Баксанский подземный сцинтилляционный телескоп (БПСТ),
действующий с 1978 года, является крупнейшей подземной установкой БНО
k ИЯИ РАН, расположенной на глубине 850м водного эквивалента. БПСТ был
создан для изучения потоков атмосферных нейтрино, приходящих из нижней полусферы Земли, регистрации нейтринного излучения, возникающего при гравитационном коллапсе массивных звезд, анизотропии космических лучей, а также для изучения свойств мюонов.
Установка «Андырчи» предназначенная для регистрации ШАЛ, работает
в режиме совпадения с БПСТ, над которым она расположена. Это позволяет
*" изучать ядерный состав первичных космических лучей (ПКЛ) с энергией >
10 эВ, благодаря одновременному измерению электронно-фотонной
компоненты и числа высокоэнергичных мюонов в ШАЛ.
Г- Андырчи
установка "Андырчи
2050м над уровнем моря
3930м
900м
yrpiwiu
1700м над "\.^ уровнем моря ^^*/ /
/
н
выносные пункты
Рисі. План расположения установок БПС, «Андырчи» и «Ковер».
Помимо этого, возможности установки позволяют использовать её также для работы в области гамма-астрономии сверхвысоких энергий, изучения
анизотропии ПКЛ с энергией > 1014эВ и вариаций интенсивности
космических лучей.
Создание такого комплекса установок стало возможным благодаря применению современных электронных систем, позволяющих не только автоматизировать процесс получения и накопления информации, но и
* обеспечить эффективный контроль работы каждого детектора установки и
самой системы регистрации.
Как известно, аппаратная структура установок для изучения космических лучей включает в себя несколько этапов обработки сигналов, начиная от
** аналоговой формы, характеризующей регистрируемые события как
параметрические распределения значений сигналов по амплитуде, форме, времени появления, углу прихода, так и цифровой формы, с дальнейшей предварительной обработкой и накоплением информации в ЭВМ. В последние годы быстрое развитие вычислительной техники и ее элементной базы привело к значительному усовершенствованию автоматизированных систем сбора и регистрации потоков информации, что позволило увеличить эффективность работы физических установок по быстродействию, по
fc возможности контроля за параметрами измерительных систем, а также
позволило решать ряд системных логических операций программными методами.
Вместе с тем, исходным звеном получения информации служат приборы, непосредственно примыкающие к детектирующим устройствам, и осуществляющие первичную обработку регистрируемых сигналов. Поэтому, основная задача этой работы состоит в решении таких ключевых проблем *" совершенствования аналоговой аппаратуры, как достижение максимальных диапазонов измерения энергии, выделяемой в детекторах, оптимизация электронных трактов по шумовому критерию, отбраковка шумоподобных
сигналов и помех, повышение температурной и долговременной стабильности параметров, защита установок или отдельных электронных узлов от воздействия атмосферного электричества.
Цели представляемой диссертации.
Разработать и применить новые аналоговые электронные устройства для установок ПСТ, «Андырчи», «Ковер» с целью:
а) улучшения параметров логарифмических преобразователей амплитуды в
длительность;
б) обеспечения контроля параметров преобразователей амплитуды в
длительность (код);
в) понижения шумового фона на БПСТ по программе «Коллапс» для
уменьшения вероятности имитаций в режиме регистрации нейтринных
сигналов от взрывов сверхновых звезд;
г) защиты установки «Адырчи» в периоды грозовой активности;
д) повышения температурной стабильности сцинтилляционных детекторов.
Новизна работы.
Разработаны комбинированные логарифмические преобразователи амплитуды в длительность с временной привязкой к анодному сигналу для установки «Андырчи», не применяемые ранее на установках для регистрации ШАЛ.
Разработаны новые логарифмические и линейные преобразователи амплитуды в длительность, нечувствительные к послеимпульсам ф.э.у, для модернизации установок «Андырчи», БПСТ, «Ковер».
Разработана новая методика контроля параметров логарифмических преобразователей, отличающаяся от ранее используемых тем, что изменение тестирующих сигналов во времени по экспоненциальному закону позволило получить равномерное распределение ошибок во всем диапазоне измерения нелинейности исследуемого преобразователя.
Разработано новое электронное устройство, для БПСТ, позволившее уменьшить импульсный шумовой фон на телескопе в режиме регистрации одиночных событий.
Разработана система молниезащиты высокогорной установки «Андырчи», использующая систему новых оригинальных молниезащитных средств.
Разработаны новые устройства термостабилизации сцинтилляционных детекторов для установок «Андырчи» и «Ковер», учитывающие их основные эксплуатационные характеристики, при работе на открытой местности в широком диапазоне окружающих температур.
Практическая и научная значимость.
Разработанные широкодиапазонные логарифмические преобразователи с временной привязкой к переднему фронту импульса ФЭУ, позволили не только производить измерения энерговыделения в сцинтилляционных детекторах, но и повысить точность в определении направления прихода ШАЛ. Это исключило необходимость применения дополнительных устройств временной привязки и позволило уменьшить поправочные коэффициенты в определении углового положения оси ливня.
Разработаны также новые типы логарифмических RC-преобразователей заряда в длительность с подавлением послеимпульсов ФЭУ, а также логарифмические LC- преобразователи, нечувствительные к послеимпульсам ФЭУ.
Применение двупороговых селекторов длительности анодных сигналов позволило снизить шумовой импульсный фон на внутренних плоскостях ПСТ за счет отбраковки импульсов нестандартной формы, что уменьшило вероятность появления ложных событий по программе «Коллапс».
Разработанная система молниезащиты физических установок, работающих на открытой местности, существенно снизила вероятность выхода из строя электронных узлов от дистанционного воздействия молнии, что позволило значительно увеличить время непрерывного набора данных по всем рабочим программам.
Термостатирование сцинтилляционных детекторов позволило значительно повысить эффективность их работы применительно к вариационным исследованиям при изучении анизотропии первичных космических лучей и сезонных изменений интенсивности вторичных космических лучей.
Результат вышеперечисленных работ в большинстве случаев реализован в виде универсальных приборов и систем, испытанных многолетней практикой. Они могут применяться не только на установках для исследования космических лучей, но и для решения широкого круга исследований в долговременных физических экспериментах.
Основные положения, выносимые на защиту.
Разработанный логарифмический преобразователь с временной привязкой к фронту импульса ФЭУ, имеет динамический диапазон 2-104. Точность временной привязки 1+7нс в зависимости от амплитуды измеряемого импульса.
Представленный двупороговый селектор длительности позволяет снизить шумовой фон внутренних плоскостей ПСТ в режиме регистрации одиночных событий по программе «Коллапс» на ~38% и в несколько раз уменьшить вероятность имитации коллапеных событий.
Разработанная комплексная система молниезащиты установки «Андырчи» снизила годовые потери информации по регистрации космических лучей, связанные с послегрозовым ремонтом аппаратуры, на -50%.
Термостатирование больших сцинтилляционных детекторов на основе уайт-спирита на уровне ± 0,25С в диапазоне -20С -*- 29С позволило стабилизировать их чувствительность в указанном диапазоне температур на уровне 0,09%, а термостатирование пластических сцинтилляционных детекторов с точностью 0,1-0,2С стабилизировало их чувствительность на уровне 0,01-0,02% и дало возможность решать вариационные задачи, а также изучать анизотропию ПКЛ без поправочных температурных коэффициентов.
Примечание.
В силу своей прикладной специфики настоящая работа содержит четыре не связанные между собой темы:
измерение энерговыделения в сцинтилляционных счетчиках преобразователями тока ф.э.у. в длительность;
селекция шумоподобных сигналов сцинтилляционных детекторов по длительности;
система молниезащиты установки «Андырчи»
термостабилизация сцинтилляционных детекторов.
В связи с этим понятие эффективности в каждом из разделов трактуется сообразно тем параметрам физических установок, которые были достигнуты применением нового оборудования.
Баксанский подземный сцинтилляционный телескоп
В случае прихода ШАЛ, срабатывает дискриминатор временной привязки ДВП, который формирует мастерный импульс Ml, запускающий годоскопы импульсного ГИК и амплитудного ГАК каналов. В это время производится запись состояния каждого из детекторов в ГИК (сработал - не сработал), а также открываются входные ключи годоскопа амплитудных каналов и информация об энерговыделении каждого детектора записывается в счетные каналы ГАК, Пассивный сумматор логических импульсов ПС2 логарифмических преобразователей совместно с дискриминатором Д формирует второй вспомогательный мастер М2. Дискриминатор Д срабатывает в том случае, если число сработавших детекторов на установке «Ковер» превысило 10-20 штук одновременно. Это позволяет выявить такие ливни, ось которых проходит непосредственно через плоскость установки. Мастер М2 также запускает ГАК, где производится запись индивидуального энерговыделения в детекторах. Данный режим позволяет изучать структуру ливня при условии прохождения его оси через плоскость установки.
Счетные каналы СК работают в непрерывном режиме счета числа сработавших интегральных дискриминаторов ИД с выводом информации на ЭВМ через интервалы времени 1с и 4мин. Данная информация используется для вариационных задач, а также задач мониторирования установки.
Информация об энерговыделении в детекторах, об энерговыделении в выносных пунктах, о времени срабатывания выносных пунктов, о числе сработавших детекторов на плоскости установки, текущая информация счетных каналов СК, информация об абсолютном текущем времени (с точностью 1мс) подается в параллельном двоичном коде в ЭВМ и составляет полный набор данных, необходимых для вышеупомянутых исследовательских программ, а также контроля работоспособности установки.
Более детально описание установки «Ковер», а также результаты экспериментов опубликованы в работах [3,4]. 1.2. Баксанский подземный сцинтилляционный телескоп.
Баксанский подземный сцинтилляционный телескоп (БПСТ) расположен на глубине 850 метров водного эквивалента. БПСТ был создан как универсальный прибор для изучения потоков и свойств мюонов и нейтрино космических лучей. На БПСТ решается широкий круг физических задач: изучение электромагнитных и фотоядерных взаимодействий мюонов; изучение состава и спектра ПКЛ; измерение анизотропии космических лучей; изучения потока мюонов, рожденных нейтрино космических лучей в грунте; поиск нейтринных вспышек, возникающих при гравитационном коллапсе массивных звезд; поиск тяжелых монополей; изучение потоков медленных мюонов атмосферного и локального происхождения.
Общий вид БПСТ схематически показан на рис.1. Телескоп, подробно описанный в работах [5,6], представляет собой параллелепипед высотой 11 метров и основанием 16x16м , который состоит из восьми плоскостей (четыре вертикальные, и четыре горизонтальные, из которых три нижние называются внутренними), каждая из плоскостей представляет собой слои, покрытый сплошь стандартными сцинтилляционными счетчиками [1,2], рис.2. Полное количество стандартных счетчиков составляет 3150.
Особенностью работы БПСТ является длительный набор информации, поэтому особую важность приобретает вопрос стабильности и надежности у аппаратуры телескопа. Большое количество детекторов и, соответственно, каналов регистрации предъявляют жесткие требования к системе сбора информации. Система регистрации, как на установке «Ковер» так и на БПСТ, должна эффективно вести накопление информации, а также контролировать параметры установки. Так как объем получаемой с детекторов телескопа информации велик, в систему регистрации включена вычислительная машина в режиме работы on-line.
Упрощенная структурная схема телескопа показана на рис.4. Сигналы от детекторов через сумматоры С25-С100-С400 поступают к системам управления, измерения пролетного времени и измерения амплитуд. Годоскоп импульсного канала ГИК фиксирует координаты сработавшего детектора с порогом 0,25р.ч., годоскоп амплитудного канала ГАК записывает в свою память информацию о выделившейся энергии в данном детекторе при прохождении частицы с порогом более Юр.ч. С помощью системы измерения токов СИТ контролируются периодически коэффициенты усиления ф.э.у. Электроника отбора событий формирует в соответствии с физическими задачами группу мастеров. Мастер запускает те системы регистрации, которые необходимы данной физической задаче. Система точного времени сопровождает каждый мастер меткой времени, по которой можно восстановить время появления события с точностью 1мс. Как видно из структурной схемы, информация из всех систем регистрации вводится в ЭВМ. ЭВМ обрабатывает поступающую информацию и накапливает в своей памяти, как мониторную информацию, так и информацию по различным программам. Измерение времени пролета производится при помощи дискриминаторов с временной привязкой ДВП, позволяющих дать отметку о времени появления сигнала независимо от его амплитуды. В системе измерения времени пролета СИВП формируется стартовый сигнал по первому, пришедшему во входное устройство импульсу от ДВП. Этот сигнал запускает временные экспандеры, преобразующие не. интервал времени в мкс. диапазон с коэффициентом преобразования - 100, что позволяет сделать временное разрешение измерительного канала -1нс с динамическим диапазоном 5-127нс.
Система измерения энерговыделения СИЭВ позволяет измерять суммарное энерговыделение каждой плоскости с порогом ЮМэВ на внешних и 8МэВ на внутренних плоскостях телескопа в динамическом диапазоне 500 при помощи логарифмических АЦП с шагом измерения -10%.
Сигнал блокировки от ГИК поступает в интерфейс, а затем и в блок блокировок. Это сделано для того, чтобы подключить к блокировке мастера управление от ЭВМ. Сюда же подключаются блокировки всех других регистрирующих устройств.
Логарифмический RC- преобразователь с защитным ключом
Эффективность временной привязки, позволяющей определить направление прихода ШАЛ по время-пролетной методике, можно оценить по вкладу ошибок всей системы измерения времени пролета.
Дисперсия измерения относительных времен срабатывания детекторов при прохождении ШАЛ О t -это дисперсия распределения задержки срабатывания относительно плоскости ливня: a2t = о2фИЗ+а2ап (Ю) где 02ФИЗ - разброс времени прихода ливневых частиц Оап - аппаратные погрешности 0\п = С12дз+а2вк+а2дет = 6,3нс (11) учитывая, что Одз=2нс-флуктуации дополнительных задержек, СТвк=5,2нс-ошибка временных каналов регистрирующей аппаратуры, (?дет=3нс вклад детектора совместно с RC-преобразователем, ошибка временной привязки которого минимизирована либо путем внесения поправок на амплитудные погрешности согласно графику (рис. 18) либо с учетом того, что измерение времен пролета начинается с порога 40мкА (Ір.ч.). Приведенные величины ошибок взяты из работы [33].
Распределение задержек относительно плоскости ливня можно получить, определив направление прихода ливня по высокоэнергичным мюонам. Для используемых условий отбора ШАЛ (при Nd 4) Ot= 12,3нс [33], тогда Офиз= 10,5нс. Отсюда видно, что основной вклад в погрешность измерения времен срабатывания детекторов, а значит и погрешность определения направления прихода ливня, вносит разброс времени прохода ливневых частиц через детектор. Что же касается погрешности временной привязки детектора совместно с КС-преобразователем, (Одет) то ее Доля составляет 11% от аппаратной погрешности (Оап) и 3% от общей погрешности (0"t) и ее вкладом можно пренебречь. Примечание.
Ниже, в разделах 1.5, 1.6, 1.7 описаны новые перспективные преобразователи амплитуды в длительность, нечувствительные к послеимпульсам ф.э.у. разработанные в целях модернизации детекторов установок «Андырчи», БПСТ и «Ковер» [34,35].
На рис.22 приведена принципиальная электрическая схема логарифмического RC-преобразователя с защитным ключом, а на рис.23 временные диаграммы, поясняющие её работу.
Особенность работы преобразователя с защитным ключом состоит в том, что в исходном состоянии ключ открыт для прохождения импульса динодного тока. В момент окончания заряда интегрирующего конденсатора Сз, определяемый схемой временной привязки, ключ закрывается на время прохождения послеимпульсов и отключает фотоумножитель от образцовой разрядной цепи С3Д5, на которой формируется экспоненциально спадающее напряжение.
Схема защитного ключа, состоящая из транзисторов Т2-Т5 и диода Д построена так, что в исходном состоянии транзистор Т2 открыт напряжением, задаваемым резисторами R2 и R3, транзистор Т5 закрыт и стабильный ток источника тока на транзисторе Т4 протекает через транзистор Т2, диод Дг, транзистор Т7 и разрядный резистор R5. Одновременно с началом заряда конденсатора Сз импульс напряжения, формируемый динодным током на резисторе Rj, поступает на схему временной привязки, выполненной на транзисторах Тц-Тн.
Эта схема осуществляет сложение проинвертированного неискаженного динодного импульса с проинтегрированным динодным импульсом. Интегрирование динодного импульса производится на коллекторе транзистора Ти элементами Rg,Cs с постоянной времени приблизительно равной постоянной времени образцовой цепи СэДэ (точное равенство этих постоянных соблюдать не обязательно). В результате такого суммирования на коллекторе транзистора Tt2 образуется биполярный импульс, у которого момент перехода напряжения через ноль совпадает с моментом окончания заряда конденсатора Сз, как показано на рис.23,г. Причем, для получения максимальной крутизны перехода биполярного напряжения через ноль амплитуда неискаженного динодного импульса должна превышать амплитуду проинтегрированного динодного сигнала в 3-4 раза. Биполярный импульс поступает на вход компаратора М3, который реагирует только на положительную часть сигнала. Компаратор М3 формирует на своем выходе положительный логический импульс, передний фронт которого "привязан" к моменту окончания заряда конденсатора Сз- По этому фронту запускается ждущий мультивибратор, выполненный на логических элементах М4-2 и М4_з-С выхода этого мультивибратора управляющий положительный импульс длительностью 20мкс поступает через эмиттерный повторитель на транзисторе Т[5 на базы транзисторов Т5 и Т6. Транзистор Т открывается и формирует на своем коллекторе отрицательный импульс напряжения амплитудой 0,8В. Вследствие этого транзистор Т3 открывается и переводит транзистор Тг в закрытое состояние. Ток, протекавший ранее через транзистор Т2 , диод Дг и транзистор Т7, теперь протекает через транзистор Т3, минуя диод Д и создает на резисторе R5 то же падение напряжения, что и в исходном состоянии ключа. Этим обеспечивается беспьедестальность коммутации
Элементы пассивной защиты
Мультивибратор M5.i необходим для стандартизации по длительности импульсов в пакете. Формирование стандартных импульсов длительностью 0,5мкс происходит по заднему фронту каждого импульса исходного пакета с целью их задержки на величину близкую к половине периода колебаний. Одновременно с началом заряда конденсатора Сі отрицательный анодный импульс напряжения поступает на входы скоростного компаратора М2 через инвертирующий усилитель, выполненный на транзисторах Т4-Т6. Причем, на инвертирующий вход компаратора поступает задержанный анодный сигнал, а на неинвертирующий вход - импульс, ослабленный в 3 раза резистивным делителем R2-R3, в результате чего в усилительных каскадах компаратора происходит противофазное суммирование этих сигналов. Момент перехода через ноль напряжения биполярного импульса, образующегося в результате такого суммирования, не зависит от амплитуды при условии постоянства формы фронта анодного импульса. Это позволяет сформировать на выходе компаратора импульс временной привязки, передний фронт которого при заданных параметрах элементов схемы "привязан" приблизительно к уровню 0,3 амплитуды анодного сигнала. Схема триггера, выполненного на элементах М3.і и М3-2, служит для дополнительного усиления и образования слабого гистерезиса совместно с компаратором М2. Импульс временной привязки задерживается линией задержки Л32 и через переходник уровня М4 поступает на один из входов схемы совпадений М6.і- Линия задержки Л32 необходима для обеспечения временного совпадения импульса временной привязки с первым импульсом исходного пакета. При совпадении этих двух импульсов схема совпадений М6.і запускает одновибратор М5.2, формирующий на своем выходе импульс отрицательной полярности длительностью 1,5мкс. Этот импульс поступает на один из входов элемента М6-2 выполняющего функцию ИЛИ. На второй вход элемента Мб-2 подается пакет отрицательных импульсов стандартной длительности. Поскольку импульсы этого пакета задержаны относительно исходного колебательного процесса, как указывалось ранее, импульс, сформированный одно вибратором
М5-2, будет поступать на вход элемента М6-2 всегда раньше переднего фронта первого импульса пакета. В результате логического сложения этих двух процессов на выходе элемента М6-2 будет сформирован пакет стандартных импульсов, в котором первый импульс будет иметь длительность -1,5 мкс, а остальные — 0,5 мкс. Количество импульсов в пакете будет пропорционально логарифму амплитуды динодного тока ф.э.у., а передний фронт первого удлиненного импульса будет "привязан" к фронту анодного импульса на уровне -0,3 от его амплитудного значения. Наличие удлиненного импульса в выходном пакете связано с необходимостью определения начала формирования пакета приемным счетно-логическим устройством. Для повышения помехоустойчивости канал временной привязки блокируется на все время преобразования нулевым потенциалом, который создается на одном из входов элемента М$. инвертором М6.3 и формирующей цепью Д5,Г 4,С2 из пакета выходных импульсов. Ключевая схема, выполненная на транзисторах Т8,Т9, обеспечивает передачу выходного сигнала в счетно-логическое устройство через коаксиальную линию связи. Переключатель П , позволят перевести преобразователь в режим формирования "сплошного" импульса. Полная задержка переднего фронта выходного импульса относительно анодного сигнала составляет -140нс, температурная нестабильность задержки не превышает +50пс/С. Точность временной привязки зависит от чувствительности скоростного компаратора М2 и от амплитуды анодного импульса. Зависимость абсолютной погрешности временной привязки для 4х-кратного отношения пороговых напряжений компараторов М и М2 от амплитуды динодного тока приведена на рис.28. Т3Снс)
Поскольку значительное повышение чувствительности компаратора М2 , может привести к его самовозбуждению или к снижению помехоустойчивости преобразователя, представляется важным сохранение формы кривой погрешности при перестройке порога преобразователя как и в случае с вышеописанным RC-преобразователем (Гл.2 1.3). Это позволяет вводить поправку для уточнения момента срабатывания детектора, используя информацию об амплитуде сигнала. Сохранение формы кривой временной погрешности достигается согласованным изменением порогов компараторов М и Мт с помощью потенциометра R]. Порог преобразователя меняется в пределах 10-20мкА.
Термостатирование больших жидкостных сцинтилляционных детекторов
Телескоп наиболее чувствителен к регистрации электронных антинейтрино по реакции их поглощения свободными протонами сци нтиллятора: ї7е+Р П + е+ (25), но возможна и регистрация электронных нейтрино, если их энергия превышает ЗОМэВ: Ve + 12C-+12N + є (26).
Поскольку энергии, образующихся электронов и позитронов малы, их пробеги, в основном, укладываются в объемах индивидуальных детекторов и ожидаемое событие от коллапса звезды должно выглядеть как серия срабатываний одиночных детекторов в течение времени вспышки. Предполагаемая длительность вспышки Ve составляет 10-20с [36], что много больше мертвого времени установки (1мс),
Основными источниками фона являются потоки мюонов, которые при пересечении телескопа оставляют траекторию сработавших счетчиков. По программе коллапсных нейтрино записываются только такие события, когда на всем телескопе сработал только один детектор из 3150. Информационные поля данной программы представляют собой одиночные срабатывания детекторов, что позволяет отбраковывать траекторные события на телескопе. Такой способ отбора событий позволил снизить темп счета индивидуальных счетчиков внутренних плоскостей более чем в 103 раз [36].
Поскольку коллапс звезды является редким событием, очень важным становится вопрос о долговременной стабильной работе установки с правильно понимаемым фоном. На рис.34 показано распределение чисел событий внутри 900-секундных интервалов, собранные за семь лет работы с трех внутренних плоскостей телескопа при пороге регистрации ЮМэВ. Из рисунка видно, что фон телескопа хорошо описывается законом Пуассона, и какие-либо выбросы на «хвосте» распределения отсутствуют. 5 4 f 3-/
Распределение 900-секундных временных интервалов по числу наблюдаемых в них фоновых событий. Информация за 7 лет. Гладкая кривая- расчет по формуле Пуассона.
Анализ поступающей информации проводится, прежде всего, для детекторов трех внутренних плоскостей, имеющих самый низкий фон, при необходимости в анализ вовлекается информация со всего телескопа.
Кроме проникающих мюонов космических лучей к основным источникам помех относятся также шумы, связанные с фотоумножителями, делителями напряжения и всей системой распределения высоковольтной сети. Вклад такого рода шумов на внутренних плоскостях телескопа при массе мишени 130 тонн был доведен до уровня 0,02с 1 [36]. Попытки снизить уровни этих шумов посредством улучшения качества делителей высокого напряжении, заменой высоковольтных разъемов на более совершенные модели, а также систематической промывкой ф.э.у. этиловым спиртом не давали положительных результатов. В то же время в результате длительных наблюдений за формой импульсов одиночных сигналов ф.э.у. было отмечено, что в ряде событий сигнал ф.э.у. значительно отличается от стандартной формы и имеет длительность приблизительно в 1,5 раза меньше обычной.
Светоизоляция фотокатодов ф.э.у. от сцинтилляторов в 25 детекторах на одной из плоскостей телескопа выявила наличие укороченных импульсов, что указывало на техногенное происхождение таких сигналов. Для определения числа укороченных импульсов ф.э.у. в зависимости от их длительности был проведен эксперимент структурная схема которого показана на рис.35.
