Устройство для определения направления прихода широких атмосферных ливней

Изобретение относится к области регистрации широких атмосферных ливней (ШАЛ) на поверхности Земли и может быть использовано для исследования первичных космических лучей. Сущность изобретения заключается в том, что устройство для определения направления прихода широких атмосферных ливней (ШАЛ) содержит множество пространственно разнесенных детекторов космических лучей, при этом детекторы входят в состав кластеров (1), выходы кластеров соединены через общую шину со входами блока сбора данных с кластеров (2), выход блока сбора данных с кластеров соединен с входом блока определения вектора направления ШАЛ (4), который оснащен блоком хранения локальных векторов (3), соединенным с ним общей шиной, выходы блока определения вектора направления ШАЛ (4) соединены с входами блока памяти (5) и блока визуализации данных (6), соединенными общей шиной; кластер включает в себя не менее трех детекторов (7), выходы которых соединены с входами блока временного анализа (8), выходы блока временного анализа (8) соединены с входами блока отбора событий (9), выходы блока отбора событий (9) соединены с входами блока определения локального направления (10), выходы блока определения локального направления (10) соединены с входами блока хранения и передачи данных (11). Технический результат - применение устройства для определения направления прихода широких атмосферных ливней вне зависимости от рельефа и иных особенностей местности. 6 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Изобретение относится к области регистрации широких атмосферных ливней (ШАЛ) на поверхности Земли и может быть использовано для исследования первичных космических лучей.

Широкие атмосферные ливни, формирующиеся в результате развития ядерно-каскадного процесса в атмосфере при взаимодействии частиц первичных космических лучей (ПКЛ) с энергией более 1014 эВ с атомами воздуха, являются единственным источником информации о первичных космических лучах высоких и сверхвысоких энергий. Площадь ШАЛ на уровне наблюдения в зависимости от энергии первичной частицы может составлять от сотен квадратных метров до десятков квадратных километров. Поэтому для регистрации ШАЛ обычно используются установки, состоящие из множества детекторов, распределенных на некоторой площади, определяемой статистикой регистрации ШАЛ, генерируемых ПКЛ в изучаемой области энергий. Одной из важнейших характеристик регистрируемых ШАЛ является направление их прихода, однозначно связанное с направлением прихода первичных частиц.

Известно устройство для регистрации ШАЛ, в котором атмосферные ливни регистрируются по электромагнитному излучению ШАЛ (черенковскому или флуоресцентному). Устройство содержит систему оптических элементов детектора с определенными временными характеристиками и топологией, подключенную к аналитическому аппаратурному тракту. При этом геометрия сработавших оптических элементов используется для определения плоскости, в которой лежит ось атмосферного ливня и центр детектора. Каждый оптический элемент выделяет направление r i от центра детектора до точки на небесной сфере. Таким образом, нормаль n к плоскости определяется минимизацией величины χ 2 = i w i ( n r i ) 2 , амплитуда сигнала оптического элемента i используется в качестве статистического веса wi. Направление оси атмосферного ливня внутри плоскости определяется по временам срабатывания оптических элементов. Ожидаемое время ti,exp прихода света от оси ливня на оптический элемент i задается формулой:

t i , exp = t 0 + R p c t g ( χ 0 χ i 2 ) ,

где χi - направление (угол) оптического элемента, спроецированное на плоскость, в которой лежит ось атмосферного ливня и центр детектора, χ0 - угол между осью атмосферного ливня и вектором, направленным из точки пересечения оси ливня с поверхностью Земли в центр детектора, Rp - расстояние наибольшего сближения ливня с детектором, t0 - время, когда фронт ливня достигает точки наибольшего сближения с детектором. Наилучшая аппроксимация трех параметров χ0, Rp и t0 достигается минимизацией соотношения i w i ( t i , exp t i , m e a s ) 2 , где ti,meas - время срабатывания оптического элемента i. Направление ливня определяется по аппроксимированным значениям n и χ0 (P. Privitera for the Pierre Auger Collaboration, The Angular Reconstruction and Angular Resolution of Air Showers Detected at the Auger Observatory, Proceedings of the 28th International Cosmic Ray Conference, Tsukuba, Japan, 2003, p.357).

Недостатком данного способа является то, что детекторы имеют фиксированный ограниченный телесный угол, в котором наблюдаются ШАЛ, и не могут регистрировать события со всей небесной полусферы в один и тот же период времени.

Наиболее близкой к заявленному решению является установка EAS-TOP, содержащая множество пространственно распределенных в одной плоскости детекторов космических лучей, соединенных с входом блока сбора данных. Выход блока сбора данных соединен с входом блока временного анализа, выход последнего - с входом блока определения вектора направления ШАЛ.

Установка обеспечивает определение направления прихода широкого атмосферного ливня по временам срабатывания отдельных детекторов ti установки при его регистрации. При этом известны координаты всех детекторов xi и yi. Разница времен Δti между временем срабатывания ti детектора i и предполагаемым временем срабатывания для ШАЛ с заданной геометрией может быть записана следующим образом:

Δ t i = t i ( T 0 u ( x i x c o r e ) + v ( y i y c o r e ) c ) ,

где T0, u=sinθ·cosφ и v=sinθ·sinφ - время прихода ШАЛ на уровень наблюдения и соответствующие направляющие косинусы фронта ШАЛ и с - скорость света. Положение оси ШАЛ на уровне наблюдения, заданное как xcore и ycore, определяется центром масс сработавших детекторов, где в качестве статистических весов используются амплитуды сигналов или квадратные корни этих амплитуд. Параметры Т0, θ и φ получаются из минимизации величины χ 2 = i ( Δ t i ) 2 / σ t i 2 , где σ t i - неопределенность в определении времени срабатывания ti (M. Aglietta, Multicomponent Extensive Air Showers observations at EAS-TOP, Nuclear Physics В (Proc. Suppl.), v. 54B, 1997, pp.263-270; N).

Недостатком данной системы является требование равномерного, по существу, распределения детекторов установки в одной плоскости на большой площади, что ставит возможность развертывания системы в зависимость от рельефа местности и, соответственно, ограничивает возможности ее применения.

Технический результат изобретения заключается в возможности применения устройства для определения направления прихода широких атмосферных ливней вне зависимости от рельефа и иных особенностей местности за счет неравномерного распределения детекторов устройства в пространстве, при котором детекторы могут быть размещены в любых точках трехмерного пространства и составлять любую геометрическую форму.

Указанный технический результат достигается тем, что устройство для определения направления прихода широких атмосферных ливней содержит множество пространственно разнесенных детекторов космических лучей, при этом детекторы входят в состав кластеров. Выходы кластеров соединены через общую шину со входами блока сбора данных с кластеров, выход блока сбора данных с кластеров соединен с входом блока определения вектора направления ШАЛ, который оснащен блоком хранения локальных векторов, соединенным с ним общей шиной. Выходы блока определения вектора направления ШАЛ соединены с входами блока памяти и блока визуализации данных, соединенными общей шиной. Кластер включает в себя не менее трех детекторов, выходы которых соединены со входами блока временного анализа, выходы блока временного анализа соединены со входами блока отбора событий, выходы блока отбора событий соединены со входами блока определения локального направления, выходы блока определения локального направления соединены со входами блока хранения и передачи данных.

В частном случае исполнения кластеры и входящие в них детекторы размещены на поверхности Земли, в точках с различными координатами (х, y, z), а внутри кластера детекторы расположены на расстоянии (3-80) м друг от друга. Специалисту должно быть ясно, что для регистрации космических лучей понятие поверхности Земли включает в себя и приповерхностный слой атмосферы в пределах высоты аппаратурного размещения.

Предпочтительно в качестве детекторов космических лучей используются сцинтилляционные счетчики. При этом в качестве регистрирующего элемента счетчика используется сцинтилляционная пластина площадью не менее 0.25 м2 и толщиной не менее 3 см, а в качестве фотоприемника счетчика используется фотоэлектронный умножитель.

В частном случае исполнения в качестве блока временного анализа используется сканирующий аналого-цифровой преобразователь.

В другом частном случае исполнения блок определения вектора направления ШАЛ реализован на базе ЭВМ.

Суть изобретения проиллюстрирована следующими схемами:

На фиг.1 представлена общая схема устройства для определения направления прихода ШАЛ.

На фиг.2 приведена схема кластера устройства для регистрации ШАЛ.

На фиг.3 показана принципиальная схема сцинтилляционного счетчика, предпочтительного для реализации способа определения направления прихода широких атмосферных ливней.

В устройстве для определения направления широких атмосферных ливней используются кластеры детекторов космических лучей. Под кластером в рамках контекста настоящей заявки понимается группа детекторов сбора и первичной обработки данных (блок временного анализа, блок отбора событий, блок определения локального направления, блок хранения и передачи данных). Каждый кластер включает в себя не менее трех детекторов частиц космических лучей, при этом детекторы частиц космических лучей внутри кластера могут быть расположены произвольно в пространстве по всем трем координатам (х, y, z), при этом расстояние между парой соседних детекторов должно лежать в диапазоне 3-80 м. Нижняя граница диапазона определяется характерной толщиной фронта ШАЛ в его центре, которая составляет 3 м. Верхняя граница определяется мольеровским радиусом ШАЛ, при котором плотность частиц ливня уменьшается в е раз по отношению к плотности частиц вблизи центральной части. Для ливней больших энергий мольеровский радиус составляет 80 м. Для восстановления плоскости фронта широкого атмосферного ливня необходимо наличие как минимум трех точек в пространстве, которые могут быть получены при срабатывании не менее трех детекторов, входящих в состав одного кластера устройства. Кластеры могут быть расположены на различных высотах относительно друг друга.

Направление прихода ШАЛ (зенитный и азимутальный углы θ и φ) находится по относительным временам срабатывания детекторов, используя приближение плоского фронта атмосферного ливня. Уравнение плоскости фронта записывается в виде:

ax+bx+cz=d,

где а, b, с - координаты нормального вектора плоскости (вектора локального направления), связанные соотношением:

a 2+b22=1.

Тогда расстояние от i-го детектора с координатами (xi; yi; zi) до плоскости ливня есть:

δi=axi+bxi+czi+d

с δi=ti×0.3 [м], где ti - относительное время срабатывания i-го детектора в наносекундах. Используя метод наименьших квадратов [Д. Худсон, Статистика для физиков: лекции по теории вероятностей и элементарной статистике - 2-е изд., пер. с англ. - Москва: МИР, 1970, стр.146], ищется минимум функционала

L = i = 1 n [ δ i a x i b x i c z i d ] 2 ,

где n - число сработавших детекторов кластера, по параметрам а, b, с и d. Определив значения этих параметров (координат вектора локального направления), из решения получившейся системы уравнений вычисляются зенитный и азимутальный углы θ и φ.

θ = arccos ( c ) ϕ = a r c t g b a } .

Определение вектора локального направления проводится для каждого сработавшего кластера. Далее проводится анализ и сортировка полученных данных о векторах локальных направлений, в результате чего осуществляется усреднение векторов локальных направлений и определение вектора направления прихода широкого атмосферного ливня. Анализ локальных векторов и определение направления зарегистрированного ШАЛ могут быть осуществлены, например, методом максимального правдоподобия (Д. Худсон, Статистика для физиков: лекции по теории вероятностей и элементарной статистике - 2-е изд., пер. с англ. - Москва: МИР, 1970, стр.191).

На фиг.1 представлена общая схема устройства кластерного типа для определения направления прихода ШАЛ. Установка состоит из N кластеров (1). Частицы космических лучей от широких атмосферных ливней регистрируются кластерами установки (схема кластера приведена на фиг.2). Количество кластеров, которые зарегистрируют частицы, зависит от энергии частиц и размеров ШАЛ. Информация со всех кластеров поступает на блок сбора данных с кластеров (2). Выход блока (2) соединен с входом блока определения вектора направления ШАЛ (4). Блок (4) оснащен блоком хранения локальных векторов (3). В случае необходимости в блок (4) можно загрузить данные из блока (3), соединенного с ним общей шиной. Хранение полученных данных о направлении ШАЛ осуществляют с помощью блока памяти (5), а их визуализацию - с помощью блока визуализации (6). Система позволяет визуализировать данные в online режиме непосредственно с блока (4) и загружать необходимые данные ШАЛ с блока памяти (5). Кластеры (1) могут передавать данные по сети, с помощью стандартов Ethernet или WiFi по протоколу TCP/IP. Выбор стандарта передачи осуществляется в зависимости от геометрии расположения кластеров. Блок (4) может быть реализован на базе ЭВМ. В качестве блоков (3) и (5) могут быть использованы как жесткие диски, так и внешнее сетевое хранилище. Блок визуализации (6) может быть реализован на базе монитора или принтера, на который выводится информация о полученных векторах направлений ШАЛ.

На фиг.2. представлена схема кластера (1) устройства для определения направления прихода ШАЛ, состоящего из трех детекторов космических лучей. Для повышения точности определения направления ШАЛ количество детекторов может быть увеличено. Внутри кластера детекторы могут располагаться произвольно в пространстве по всем трем координатам (х, y, z), при этом расстояние между парой соседних детекторов должно лежать в диапазоне 3-80 м. Кластер (1) (см. фиг.2) состоит из трех детекторов (7). Выходы с детекторов (7) подключены к входу блока временного анализа (8). Выходы с блока (8) подключены к входу блока отбора событий (9), отбирающего случаи срабатывания не менее трех детекторов кластера одновременно. Выход блока (9) подключен к входу блока определения локального направления (10). Выход блока (10) подключен к блоку хранения и передачи данных (11) посредством сети стандарта Ethernet или WiFi по протоколу TCP/IP на блок сбора данных с кластеров (2) (фиг.1). В качестве блока (8) может быть использован сканирующий аналого-цифровой преобразователь (АЦП). В случае необходимости блок (11) может быть реализован на базе ЭВМ.

В качестве детекторов для реализации способа определения направления прихода широких атмосферных ливней, в частности, могут использоваться сцинтилляционные счетчики, принципиальная схема которых показана на фиг.3.

Корпус (12) детектора имеет пирамидальную форму, которая обеспечивает наилучшее собирание света от вспышек в пластичном сцинтилляторе (13), вызванных прохождением частиц, на фотокатод фотоэлектронного умножителя (ФЭУ) (14). Корпус (12) должен быть сделан из материала, который надежно защищает внутренне элементы детектора от внешних воздействий и может быть сделан, в частности, из нержавеющей стали. Сцинтиллятор (13) представляет собой пластину площадью не менее 0.25 м2 и толщиной не менее 3 см. При таких параметрах сцинтиллятора обеспечивается эффективная регистрация мюонов ШАЛ. Для увеличения светосбора внутренняя поверхность детектора должна иметь белое диффузно-отражающее покрытие.

Устройство, в частном случае его исполнения, работает следующим образом. Кластер установки включает три сцинтилляционные счетчика. Каждый из счетчиков состоит из пластины сцинтиллятора и ФЭУ. Регистрация света от вспышек в сцинтилляторе осуществляется при помощи ФЭУ. Электрические импульсы с ФЭУ со всех детекторов поступают на сканирующие АЦП. Сигналы с АЦП поступают в блок отбора событий, где выделяются сработавшие детекторы. Данные поступают на блок определения локального направления, в котором по времени регистрации частиц восстанавливается плоскость фронта илокальное направление ШАЛ в кластере. Полученная информация записывается в блок хранения и передачи информации. Блоком сбора данных с кластера собирается информация о локальных векторах со всех кластеров установки. Локальные данные записываются в блок хранения локальных векторов и передается на блок определения их направлений. После этого данные о направлении прихода широких атмосферных ливней записываются в память и выводятся на монитор или материальный носитель информации (в частности, на бумажный носитель с помощью принтера).

Таким образом, предложенное устройство позволяет определять направления прихода широких атмосферных ливней на установку при неравномерном распределении детекторов в пространстве. Такое устройство для определения направления прихода широких атмосферных ливней может быть применено при размещении детекторов в городской среде на крышах зданий, а также в горной местности. Данный способ позволяет регистрировать и определять направления ШАЛ даже в условиях выхода из строя отдельных кластеров установки.

1. Устройство для определения направления прихода широких атмосферных ливней (ШАЛ), содержащее множество пространственно разнесенных детекторов космических лучей, отличающееся тем, что детекторы входят в состав кластеров (1), выходы кластеров соединены через общую шину со входами блока сбора данных с кластеров (2), выход блока сбора данных с кластеров соединен с входом блока определения вектора направления ШАЛ (4), который оснащен блоком хранения локальных векторов (3), соединенным с ним общей шиной, выходы блока определения вектора направления ШАЛ (4) соединены с входами блока памяти (5) и блока визуализации данных (6), соединенными общей шиной; кластер включает в себя не менее трех детекторов (7), выходы которых соединены с входами блока временного анализа (8), выходы блока временного анализа (8) соединены с входами блока отбора событий (9), выходы блока отбора событий (9) соединены с входами блока определения локального направления (10), выходы блока определения локального направления (10) соединены с входами блока хранения и передачи данных (11).

2. Устройство по п.1, при этом кластеры и входящие в них детекторы размещены на поверхности Земли в точках с различными координатами (х, y, z), a внутри кластера детекторы расположены на расстоянии (3-80) м друг от друга.

3. Устройство по п.1, при этом в качестве детекторов космических лучей используются сцинтилляционные счетчики.

4. Устройство по п.3, при этом в качестве регистрирующего элемента счетчика используется сцинтилляционная пластина площадью не менее 0.25 м2 и толщиной не менее 3 см.

5. Устройство по п.3, при этом в качестве фотоприемника счетчика используется фотоэлектронный умножитель.

6. Устройство по п.1, при этом в качестве блока временного анализа (8) используется сканирующий аналого-цифровой преобразователь.

7. Устройство по п.1, при этом блок определения вектора направления ШАЛ (4) реализован на базе ЭВМ.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области измерения ядерных излучений, а именно к подсчету количества гамма квантов от различных источников излучения в диапазоне энергий от сотен кэВ до единиц МэВ с загрузкой до 109 имп./мин и может быть использовано для точной регистрации интенсивных потоков гамма излучения.

Изобретение относится к системе измерения данных, пригодной для КТ (компьютерной томографии) и других способов формирования изображения. Система формирования изображения содержит источник излучения, который поворачивается вокруг центральной z-оси системы формирования изображения для выполнения формирующих изображения сканирований; и матрицу неорганических фотодетекторов, включающую в себя несколько дискретных неорганических фотодетекторов, расположенных на изогнутой подложке таким образом, что каждый ряд неорганических фотодетекторов ориентирован вдоль кривой изгиба изогнутой подложки, и каждый столбец неорганических фотодетекторов ориентирован параллельно центральной z-оси системы формирования изображения, причем изогнутая подложка содержит гибкий лист и токопроводящие пути, оперативно соединяющие каждый из неорганических фотодетекторов, по меньшей мере, с одним активным электронным компонентом, расположенным на изогнутой подложке, причем токопроводящие пути расположены на дистальной поверхности изогнутой подложки, которая, по существу, противоположна поверхности подложки, на которой расположены неорганические фотодетекторы, при этом система дополнительно содержит отверстия в подложке, заполненные проводящим материалом для электрического соединения токопроводящих путей с неорганическими фотодетекторами.

Изобретение относится к устройствам для регистрации гамма-излучения, предназначено для определения положения бурового инструмента относительно кровли и подошвы разбуриваемого пласта и может быть использовано в скважинных приборах телеметрических систем.

Изобретение относится к сбору данных и находит конкретное применение в компьютерной томографии (СТ). Сущность изобретения заключается в том, что детектор формирования изображения содержит матрицу (202) сцинтилляторов; матрицу (204) фотодатчиков, оптически сопряженную с матрицей (202) сцинтилляторов; преобразователь (314) тока в частоту (I/F), содержащий интегратор (302) и компаратор (310), который преобразует, во время текущего периода интегрирования, заряд, выведенный матрицей (204) фотодатчиков, в цифровой сигнал, имеющий частоту, указывающую на заряд; логику (312), которая устанавливает усиление интегратора (302) для следующего периода интегрирования на основе цифрового сигнала для текущего периода интегрирования, и переключатель (308) сброса, который сбрасывает интегратор (302) на основе усиления, установленного логикой (312), причем переключатель (308) сброса содержит, по меньшей мере, первый конденсатор (402) сброса с первой емкостью и второй конденсатор (406) сброса с второй отличающейся емкостью.

Изобретение относится к технологиям визуализации и, в частности, к системе измерения данных, пригодной для средств КТ (компьютерной томографической) и другой визуализации.

Изобретение относится к сбору информации, а также находит конкретное применение в компьютерной томографии (СТ). Сущность изобретения заключается в том, что детектор формирования изображения содержит матрицу (204) фотодетекторов, имеющую светочувствительную сторону и противоположную считывающую сторону; матрицу (202) сцинтилляторов, оптически соединенную со светочувствительной стороной матрицы (204) фотодетекторов; и обрабатывающие электронные схемы (208), электрически соединенные со считывающей стороной матрицы (204) фотодетекторов, причем матрица (204) фотодетекторов, матрица (202) сцинтилляторов и обрабатывающие электронные схемы (208) находятся в термическом контакте, а значение термического коэффициента обрабатывающих электронных схем (208) приблизительно равно отрицательному значению суммы термического коэффициента матрицы (204) фотодетекторов и термического коэффициента матрицы (202) сцинтилляторов.

Изобретение относится к способам нанесения люминесцентных покрытий на экраны, с помощью которых регистрируется и/или преобразуется изображение, в частности к способам формирования структурированного сцинтиллятора на поверхности фотоприемника, предназначенного для регистрации рентгеновского или гамма-излучения.

Изобретение относится к устройствам для регистрации ядерных излучений, в частности к криогенным детекторам на основе жидкого аргона, и может быть использовано при решении ряда фундаментальных физических задач, а также при регистрации ядерных излучений в системах ядерной энергетики, безопасности, медицины, неразрушающего контроля.

Группа изобретений относится к области регистрации ионизирующих излучений с помощью сцинтилляционных детекторов, а именно к регистрации формы импульсов рентгеновского и электронного излучений, в частности к области волоконно-оптической дозиметрии.

Изобретение относится к области диагностической визуализации. Сущность изобретения заключается в том, что модуль детектора излучения для использования в визуализации содержит множество детекторных пикселов, причем каждый детекторный пиксел включает в себя сцинтиллятор (35), оптически связанный с по меньшей мере одним сенсорным фотодиодом (34), работающим в режиме счетчика Гейгера; по меньшей мере один экранированный от света опорный фотодиод (36), который работает в режиме счетчика Гейгера при таких же условиях, что и по меньшей мере один сенсорный фотодиод (34); схему управления (42), которая измеряет напряжение (84) пробоя на опорном фотодиоде (36) импульсов (68) темнового тока, сгенерированных посредством опорного фотодиода (36) при пробое опорного фотодиода (36); регулирует напряжение (80) смещения на по меньшей мере одном опорном фотодиоде (36) и по меньшей мере одном сенсорном фотодиоде (34) для приведения импульсов (68) темнового тока, сгенерированных по меньшей мере одним опорным фотодиодом (36), по существу в равенство с предварительно выбранным характерным логическим уровнем (70) напряжения.

Изобретение относится к области ядерного приборостроения и может быть использовано при создании аппаратуры радиационного контроля для определения спектрометрических, радиометрических и дозиметрических параметров загрязненной среды при одновременной регистрации альфа-, бета- и гамма-излучений. Сущность изобретения заключается в том, что спектрометр-радиометр для одновременного анализа характеристик смешанных полей альфа-, бета- и гамма-излучений на основе комбинированного детектора, состоящего из полупроводникового «пролетного» детектора для регистрации альфа-излучения (в роли которого выступает кремниевый детектор толщиной 200-300 мкм), органического сцинтиллятора (в роли которого выступает паратерфенил толщиной 7 мм), и кристаллического сцинтиллятора NaI(Tl). Для регистрации бета-излучения используются сигналы кремниевого детектора и паратерфенила, регистрация гамма-излучений осуществляется с помощью сцинтиллятора NaI(Tl). Полупроводниковый кремниевый детектор расположен со стороны входного окна комбинированного детектора, вплотную к паратерфенилу. Сцинтиллятор NaI(Tl) расположен за паратерфенилом и крепится вплотную к ФЭУ. Между сцинтилляторами NaI(Tl) и паратерфенил установлено кварцевое стекло. Сборка паратерфенил, NaI(Tl), кварцевое стекло и фотоэлектронный умножитель представляет собой фосвич-детектор из двух сцинтилляторов. Технический результат - повышение эффективности разделения бета- и гамма-излучений. 3 ил.

Изобретение относится к технологии получения сцинтилляционных монокристаллов и может быть использовано при изготовлении чувствительных элементов детекторов гамма- и рентгеновского излучения Сцинтилляционные монокристаллы La(1-m-n)HfnCemBr(3+n), где m - мольная доля замещения La церием (0,0005≤m≤0,3), n - мольная доля замещения La гафнием (0≤n≤0,015), получают из смеси бромидов металлов. Шихту загружают в кварцевую ампулу с затравкой, ампулу вакуумируют, запаивают, устанавливают в ростовую установку, нагревают до расплавления шихты, выдерживают до установления в расплаве равновесного состояния, выращивают монокристалл путем создания в ампуле градиентного температурного участка и охлаждают, при этом используют многозонную ростовую установку с электродинамическим перемещением температурного градиента в продольно-осевом направлении. Для расплавления шихты температуру нагревателя установки в зоне затравки t1 выбирают из интервала 685°C<t1<720°C, температуру следующего нагревателя t2 - из интервала 770°C≤t2≤790°C. После расплавления шихты ампулу выдерживают не менее 10 часов, выращивание монокристалла осуществляют перемещением температурного градиента вдоль продольной оси установки со скоростью 0,3 мм/ч≤vтг≤0,5 мм/ч, при этом пограничные значения температур так называемых холодной tхз и горячей tгз зон градиентного участка выбирают из интервалов 720°C<tхз≤740°C и 790°C≤tгз≤820°C, а охлаждение ампулы осуществляют со скоростью не более 15°C/ч. Технический результат: точность поддержания температурных полей, стабильность их перемещения на всех этапах выращивания кристалла, строгий контроль температурных и временных параметров ростового процесса, получение с высоким выходом монокристаллов с заданными оптическими характеристиками и размерами. 1 з.п. ф-лы, 2 табл., 9 пр.

Изобретение относится к системам формирования изображения на основе излученной энергии. Система детектирования для детектирования электромагнитного излучения содержит корпус двухэкранного детектора, имеющий три смежные боковые стенки, которые образуют область передней стороны, область второй стороны и область третьей стороны, стенки трех сторон соединены одна с другой под углом, так что заключают в себе объем, имеющий форму треугольной призмы, и каждая боковая стенка имеет внутреннюю поверхность; подложку, расположенную на каждой из упомянутых внутренних поверхностей первой и второй боковых стенок, причем каждая подложка дополнительно содержит активную область для приема и преобразования электромагнитного излучения в свет, образуя тем самым экраны детектора; и фотодетектор, расположенный в непосредственной близости к третьей боковой стороне, при этом упомянутый фотодетектор имеет чувствительную к свету активную область. Технический результат - повышение эффективности детектирования излучения. 4 н. и 22 з.п. ф-лы, 13 ил.

Изобретение относится к детекторам рентгеновского излучения. Сущность изобретения заключается в том, что детектор (1) рентгеновского излучения содержит: устройство (3) обнаружения света для обнаружения света (R), падающего на его поверхность (12) обнаружения; сцинтилляционный слой (5) для преобразования падающих рентгеновских лучей (Х) в свет; отражательный слой (9) для отражения света (В), формируемого в пределах сцинтилляционного слоя, по направлению к устройству обнаружения света; светоизлучающий слой (7), заключенный между сцинтилляционным слоем и отражательным слоем, причем расстояние (d) между сцинтилляционным слоем и отражательным слоем меньше 50 мкм, и при этом светоизлучающий слой содержит ОСИД (8). Технический результат - повышение пространственной однородности излучения и разрешения. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение может быть использовано в детекторах ионизирующего излучения в виде электромагнитных волн низких энергий, гамма-, рентгеновского излучения, космических лучей и частиц. Твердый сцинтилляционный материал характеризуется следующей общей формулой: La(1-n-m)CemA3 241Amn, где А представляет собой анион одного или нескольких галогенов, выбранных из группы, состоящей из брома, хлора и йода; катионы La и Се образуют вместе с анионами галогена А твердую матрицу; 241Am3+ представляет собой катион изотопа америция-241 (III); m - означает мольную долю замещения лантана церием и принимает значения от больше 0 до 0,3; n - означает мольную долю замещения лантана америцием-241 (III) и принимает значения от 2·10-12 до 2·10-10. Материал является кристаллическим или монокристаллическим, изготовленным по методу Бриджмена-Стокбаргера, Киропулоса или Чохральского. Технический результат - повышение точности измерений в системах с использованием метода стабилизации по реперному источнику за счет по существу равномерного распределения 241Am внутри сцинтилляционного материала. 12 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к детектирующему устройству для фотонов или ионизирующих частиц. Детектирующее устройство для фотонов или ионизирующих частиц содержит детектирующую систему с несколькими детектирующими блоками, каждый из которых включает сцинтиллятор, соединенный со считывающей поверхностью считывателя электрического заряда, при этом сцинтиллятор выполнен с возможностью генерации ячейковых зарядов на считывающей поверхности при улавливании фотонов или ионизирующих частиц; коллиматор, присоединенный к сцинтиллятору напротив считывателя электрического заряда, выполненный с возможностью пропускания фотонов или ионизирующих частиц, имеющих направление движения, совпадающее с продольной осью коллиматора, и остановки фотонов или ионизирующих частиц (Р'), имеющих направление движения, отличающееся от направления продольной оси коллиматора; и несколько детектирующих систем, равномерно отстоящих друг от друга вокруг центральной оси детектирующей сборки, при этом детектирующее устройство сформировано в виде стопки из нескольких детектирующих сборок, каждая из которых повернута на угол вокруг центральной оси детектирующей сборки относительно соседней детектирующей сборки или соседних детектирующих сборок. Технический результат - повышение эффективности улавливания и детектирования фотонов. 9 з.п. ф-лы, 5 ил.

Способ по изобретению заключается в создании прочных тонких, механических поддерживающих структур для электромагнитного калориметра. Такими структурами являются ячеистые структуры из пропитанной эпоксидным связующим ткани из углеродного волокна. Техническим результатом, достигаемым при использовании способа по изобретению, является возможность изготовления механической структуры из углеродного волокна с высокой прочностью и точностью по толщине тонких стенок 20 мкм и плоскостности. Технический результат обеспечивается тем, что в отсутствии внешнего давления и автоклавов, для формирования нужных поверхностей и толщины стенок используются внешние формообразующие пластины и бруски сложной формы из высоколегированной стали, собранные в единую конструкцию высокопрочными винтами. Требуемые толщины и точность ячеистой структуры достигаются созданием при изготовлении формообразующих пластин и брусков гарантированных зазоров, задающих толщины стенки готового изделия с точностью 20 мкм, и качеством обработанной поверхности. Для осуществления способа по изобретению используется устройство, которое включает в себя детали формирования высокоточной внутренней и внешней геометрии тонкостенных сотовых структур, а также комплект дополнительных деталей, необходимых для сборки и перемещения устройства, и датчики системы контроля температуры оснастки в процессе изготовления ячеистых структур. Точность размеров изготавливаемых сотовых структур обеспечивается, прежде всего, за счет прецизионного позиционирования этих деталей относительно друг друга во время сборки пресс-формы, а также высокоточной обработки деталей оснастки. Для успешного создания требуемого образца в дальнейшем необходимо выполнить ряд стандартных операций, не относящихся к использованию данного устройства, а именно производится обрезка технологических и конструктивных элементов по краям альвеолы. Результатом создания устройства является возможность изготовления опорных ячеистых структур с толщиной стенки 200 мкм, точностью изготовления каждой ячейки 20 мкм и плоскостностью от 10 мкм. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к пикселированному детектору. Пикселированное детекторное устройство содержит матрицу детекторов, имеющую множество детекторных пикселей; и матрицу кристаллов, имеющую множество сцинтилляторных кристаллов и расположенную в геометрическом соответствии с матрицей детекторов; при этом упомянутые детекторные пиксели и упомянутые сцинтилляторные кристаллы сдвинуты в по меньшей мере одном измерении по отношению друг к другу на, по существу, половину размера сцинтилляторных кристаллов. Технический результат - уменьшение перекрестных помех между пикселями, повышение эффективности улавливания света. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к области регистрации ионизирующих излучений. Спектрометрический позиционно-чувствительный детектор содержит сцинтиллятор, состоящий из трех вложенных друг в друга наборов сцинтиллирующих элементов, расположенных параллельно оси устройства, внешний и средний наборы образованы сцинтиллирующими волокнами из материала, обеспечивающего регистрацию тепловых нейтронов, а сцинтиллирующие элементы внутреннего набора образуют цилиндр и выполнены в форме одинаковых по размеру угловых секторов и обеспечивают регистрацию гамма-излучения, количество угловых секторов составляет два и более, каждый угловой сектор снабжен спектросмещающим волокном, проходящим через центр углового сектора параллельно оси устройства, сцинтиллирующие элементы среднего набора помещены внутрь нейтронного замедлителя трубчатой формы, заполняющего пространство между внешним и внутренним наборами, на внешней поверхности нейтронного замедлителя расположен экран, поглощающий тепловые нейтроны, сцинтиллирующие элементы всех наборов и спектросмещающие волокна внутреннего набора снабжены светоотражающими оболочками, на поверхность сцинтиллирующих элементов нанесено светонепроницаемое покрытие, противоположные торцы каждого сцинтиллирующего элемента внешнего и среднего наборов, а также противоположные торцы каждого спектросмещающего волокна внутреннего набора соединены посредством оптических соединителей с двумя волоконными световодами, находящимися с противоположной стороны в оптическом контакте с двумя матричными фотоприемниками, число фоточувствительных элементов в каждом из которых равно или больше числа сцинтиллирующих элементов. Технический результат - одновременная регистрация тепловых, эпитепловых нейтронов, а также гамма-излучения в одном месте на оси скважинного устройства. 1 ил.

Изобретение относится к области регистрации ионизирующих излучений и может быть использовано при создании радиационных детекторов, применяемых в геофизической аппаратуре нейтрон-гамма и гамма-гамма каротажа. Сущность изобретения заключается в том, что спектрозональный позиционно-чувствительный детектор гамма-излучения содержит сцинтиллятор, находящийся в оптическом контакте с фотоприемником, при этом сцинтиллятор состоит из двух или более вложенных друг в друга цилиндрических наборов волоконных сцинтиллирующих элементов, разделенных цилиндрическими фильтрами рентгеновского или гамма-излучения, в каждом цилиндрическом наборе волоконные сцинтиллирующие элементы расположены параллельно оси устройства, снабжены светоотражающими оболочками и светонепроницаемыми покрытиями, противоположные торцы волоконных сцинтиллирующих элементов соединены посредством оптических соединителей с двумя волоконными световодами, находящимися с противоположной стороны в оптическом контакте с двумя матричными фотоприемниками, число фоточувствительных элементов в каждом из которых равно или больше числа волоконных сцинтиллирующих элементов. Технический результат - повышение углового разрешения при определении азимутального распределения гамма-излучения в плоскости, перпендикулярной оси корпуса устройства. 1 ил.

Изобретение относится к области регистрации широких атмосферных ливней на поверхности Земли и может быть использовано для исследования первичных космических лучей. Сущность изобретения заключается в том, что устройство для определения направления прихода широких атмосферных ливней содержит множество пространственно разнесенных детекторов космических лучей, при этом детекторы входят в состав кластеров, выходы кластеров соединены через общую шину со входами блока сбора данных с кластеров, выход блока сбора данных с кластеров соединен с входом блока определения вектора направления ШАЛ, который оснащен блоком хранения локальных векторов, соединенным с ним общей шиной, выходы блока определения вектора направления ШАЛ соединены с входами блока памяти и блока визуализации данных, соединенными общей шиной; кластер включает в себя не менее трех детекторов, выходы которых соединены с входами блока временного анализа, выходы блока временного анализа соединены с входами блока отбора событий, выходы блока отбора событий соединены с входами блока определения локального направления, выходы блока определения локального направления соединены с входами блока хранения и передачи данных. Технический результат - применение устройства для определения направления прихода широких атмосферных ливней вне зависимости от рельефа и иных особенностей местности. 6 з.п. ф-лы, 3 ил.

Наверх