ИАФ НИЯУ МИФИ
Новости Института
Об Институте
Проекты
Коллектив института
 "КОРОНАС-ФОТОН" 
Приборы комплекса научной аппаратуры "ФОТОН"
Спектрометр высокоэнергичных излучений "Наталья-2М"
Национальный исследовательский ядерный университет "МИФИ" (НИЯУ МИФИ), Россия
Исследование высокоэнергичных излучений Солнца
Научный руководитель: Ю.Д. Котов.
Разработчики: В.Н. Юров, И.В. Рубцов, В.Т. Самойленко, А.С. Гляненко, А.И. Архангельский, Е.Э. Лупарь, В.Г. Тышкевич.
Научные задачи эксперимента:
- исследование физических механизмов и условий ускорения электронов, протонов и ядер на различных фазах развития солнечных вспышек, а также определение физических параметров областей удержания (распространения) ускоренных частиц.
Цели эксперимента:
- изучение эволюции во времени энергетических спектров жёсткого электромагнитного излучения в широком энергетическом диапазоне от 300 кэВ до 2 ГэВ;
- регистрация нейтронов солнечного происхождения с энергиями 20-300 МэВ.
Основные характеристики и состав прибора
Канал Энергетический
диапазон, МэВ
Эффективная
площадь, см2
Энергетическое
разрешение, ΔE/E
Временное
разрешение
Рентген и гамма
R (рентген) 0,2-2,5 920 10,0% (662 кэВ) изм. 1 мс
L (low gamma) 1–20 900 5% (2,5 МэВ) изм. 1 с
M (middle gamma) 7–200 800 6% (10 МэВ) расч. 1 с
H (high gamma) 50-2000 750 32% (500 МэВ) расч. 1 с
Нейтроны
N (neutrons) 20 - 300 37 - 120 - 1с/32 с
(зависит от режима)
Приведённые в таблице значения эффективной площади для различных диапазонов получены расчётным путём.
С детекторов антисовпадательной защиты организован вывод информации о величинах потоков заряженных частиц с временным разрешением 0,1 с. С детектора АК могут выводится энергетические спектры с временем накопления 1 с (изменяется по команде с Земли).
Прибор "Наталья-2М" состоит из регистрирующего блока, систем обработки и вывода информации и высоковольтного блока питания.
В регистрирующий блок прибора "Наталья-2М" входят два спектрометра СЕ-1М и СЕ-2М, содержащие по восемь сцинтилляционных модулей с кристаллами CsI(Tl), и защитные сцинтилляционные детекторы из полистирола. Верхний спектрометр окружён антисовпадательной защитой (блок АК, АС), состоящей из колпака и плоского счетчика толщиной 2 см. Все сцинтилляционные модули спектрометров одинаковы и представляют собой блоки на основе кристаллов CsI(Tl) размером 4,5х8х36 см. Блоки образуют два слоя (по четыре модуля в каждом), соседние слои повёрнуты относительно друг друга на 90°.
Каждый блок просматривается двумя фотоумножителями с противоположных сторон. Все измерительные каналы спектрометров при эксплуатации стабилизируются подачей сигналов от эталонного светового источника через волоконные световоды. Для абсолютной энергетической калибровки используется радиоактивный гамма-источни "меченых" фотонов (60Co), расположенный в блоке БСД. Выходные сигналы с противоположных предусилителей каждого блока суммируются. В лабораторных условиях система стабилизации обеспечивает поддержание заданного усиления канала ФЭУ/электроника не хуже 1,5% в широких диапазонах изменения температуры, напряжения питания, величины магнитного поля и загрузки спектрометра.
Измеренное на радиоактивных источниках и оценённое численным моделированием энергетическое разрешение для широкого параллельного пучка гамма-квантов составляет 10,0% (при E=0,662 МэВ); 6,0% (10 МэВ) и 32% (500 МэВ).
Неоднородность величины сигнала для различных положений радиоактивного источника составляет около 2%. Разделение "гамма-" и "нейтронных" событий осуществляется в верхнем спектрометре на основе анализа формы сцинтилляционного сигнала. Коэффициент n/γ-разделения около 103.
Прибор работает в 3-х режимах: фоновый, "вспышка", "всплеск".
Режимы работы прибора "Наталья-2М" для различных энергий фотонов:
R-диапазон L-диапазон
M-диапазон H-диапазон
Для отбора событий в L-, M- и H-диапазонах используется информация об энерговыделениях (измеренная в МэВ) в разных слоях.
Диапазон энергий Измеряемая величина (W)> Отбор по W (МэВ) Отбор в слое A Отбор в слое B Отбор в слое С Отбор в слое D Антисовпадения
R W=EA1; EA2; EA3; EA4 0,3         EC>0,3; EC>1*;
АК и АС**
L W=EA+EB 0,3         ED>0,3; ED>1*;
АК и АС**
M W=EA+EB+EC+ED W<200 EA или EB>5 EA или EB>5   ED<60 АК**
H W=EA+EB+EC+ED W>70; совпадения A*B*C или B*C*D 5 EB>15 EC>5 ED>5 АК**
  * - порог может меняться командами;
** - порог может меняться командами, возможно отключение запрета раздельно для АК и АС.
Общий вес прибора "Наталья-2М" около 260 кг.
Прибор эксплуатируется в гермоотсеке КА "КОРОНАС-ФОТОН" при темературе 0 - +40°С.
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