ИАФ НИЯУ МИФИ
Новости Института
Об Институте
Проекты
Коллектив института
 "КОРОНАС-ФОТОН" 
Приборы комплекса научной аппаратуры "ФОТОН"
Быстрый рентгеновский монитор (БРМ)
Национальный исследовательский ядерный университет "МИФИ" (НИЯУ МИФИ), Россия
Исследование жёсткого рентгеновского излучения солнечных вспышек
Научный руководитель: В.Н. Юров.
Разработчики: А.С. Гляненко, Е.В. Федоровых, Ю.А. Трофимов, М.Ю. Запорожцев.
Научные задачи эксперимента:
- исследование процессов накопления магнитной энергии и её трансформации в энергию ускоренных частиц и излучений во время солнечных вспышек;
- изучение динамики процессов энерговыделения в слабых вспышках.
Цели эксперимента:
- измерение потока рентгеновских и гамма-квантов солнечных вспышек с энергией 20-600 кэВ;
- определение временного профиля солнечных вспышек и гамма-всплесков в диапазоне энергий 20–600 кэВ, разбитом на шесть каналов с временным разрешением до 1 мс.
Основные характеристики и состав прибора
Прибор БРМ состоит из трех блоков: блока детектора БРМ-Д (устанавливается на внешней платформе КА), блока электроники БРМ-ЭМ (устанавливается внутри гермоотсека КА) и высоковольтного источника ВВИ-5М (устанавливается на внешней платформе КА). Блок БРМ-Д состоит из сцинтилляционного кристалла (алюмоиттриевый перовскит, активированный церием, YAlO3(Ce) или YAP:Ce), имеющего форму цилиндра диаметром 70 мм и высотой 10 мм, ФЭУ, медного коллиматора и фронтальной электроники.
Сцинтиллятор YAlO3(Ce) обладает рядом преимуществ:
- малое время высвечивания, что позволяет сделать детектор с высокой скоростью счёта;
- достаточно большая плотность, позволяющая увеличить эффективность регистрации (для кристалла толщиной 1 см эффективность регистрации рентгеновского излучения энергией до 100 кэВ близка к 100%, для энергии 600 кэВ эффективность снижается до 40%);
- хорошие механические свойства, что делает его удобным для работы с прибором.
Сцинтиллятор просматривается с нижнего торца фотоэлектронным умножителем (ФЭУ). Оптический контакт между ними обеспечивается оптической смазкой. Сцинтиллятор и ФЭУ детектора заключены в светонепроницаемый кожух из дюралюминия. Толщина алюминиевого экрана над детектором прибора ~0,27 г/см2.
Сравнение характеристик сцинтилляторов
Параметр YalO3(Ce) NaI(Tl)
Время высвечивания, нс 27 250
Плотность г/см3 5,55 3,67
Гигроскопичность Нет Да
Относительный световыход, % 40 100
Максимум интенсивности в испускаемом спектре, нм 350 415

Над сцинтиллятором размещается коллиматор, собранный из медных пластин толщиной 1 мм. Размер ячейки 6х6 мм, высота – 85 мм. Коллиматор необходим для обеспечения надлежащего угла зрения прибора 6°.
Электроника блока БРМ-Д включает в себя предусилитель, блок дискриминаторов и систему стабилизации. Сигналы с ФЭУ, усиливаясь в предусилителе, поступают в блок дискриминаторов, где разделяются по амплитуде на шесть дифференциальных и два интегральных энергетических канала. С блока дискриминаторов по восьми отдельным линиям сформированные сигналы поступают в блок электроники БРМ-ЭМ. В данном блоке происходит пересчёт сигналов в каждом канале за заданное время (время набора можно менять командой с Земли) и формирование информационных кадров для ССРНИ, так же через БРМ-ЭМ осуществляется питание и управление прибором БРМ. Система стабилизации основана на эталонном источнике светового сигнала. Она меняет напряжение питания ФЭУ (т.е. коэффициент его усиления), сохраняя постоянной амплитуду сигнала от светодиода.
Максимально возможная загрузка прибора определяется: длительностью импульса после предусилителя, быстродействием блока дискриминаторов и длительностью импульса, сформированного блоком для пересчета интенсиметрами. Время, необходимое для формирования одного импульса, составляет не более 1 мкс. Максимально возможная загрузка прибора достигает 106 имп./с при 100% мертвого времени или 105 имп./с при 10% мертвого времени (что можно считать весьма комфортной загрузкой). В полете максимальная загрузка достигается в Южно-Атлантической аномалии (ЮАА) и составляет примерно 6х105 имп./с, фоновый счёт вне ЮАА и радиационных поясов достигает порядка 103 имп./с.
Интенсиметры прибора имеют два задаваемых параметра: "время набора интенсиметров" и "период опроса интенсиметров (обычно оба параметра имеют одинаковые значения). Временное разрешение прибора определяется "периодом опроса интенсиметров" и может меняться командами с Земли в диапазоне 1–65535 мс. В режиме с временным разрешением 1 мс прибор может работать не более 30 сек, этот период определяется скоростью информационного обмена с ССРНИ (не менее 3 мс для непрерывного измерения) и объёмом памяти контроллера в блоке БРМ-ЭМ. Но и с временным разрешением 3 мс прибор не может работать непрерывно в силу ограниченности информационной квоты. В полёте БРМ работал в режиме непрерывных измерений с временным разрешением 10 мс.
Масса всего прибора БРМ 19,5 кг, масса блока детектора БРМ-Д 5,5 кг.
Энергетические диапазоны прибора
Номер
канала
Диапазон,
кэВ
Эффективная
площадь, см2
Е1 20–30 27
Е2 30–40 27
Е3 40–50 27
Е4 50–70 27
Е5 70–130 23
Е6 130–600 15
И7 20-600 -
И8 >600 -

Эффективные площади получены с помощью моделирования потоков рентгеновских квантов с учетом влияния медного коллиматора.
Научная программа и задачи проекта "КОРОНАС-ФОТОН"
Основные характеристики КА "КОРОНАС-ФОТОН"
Приборы комплекса научной аппаратуры "ФОТОН"
Результаты измерений, выполненных приборами КА "КОРОНАС-ФОТОН"
© ИАФ НИЯУ МИФИ
2002-2011 г.
© Оформление - de Vladi