ИАФ НИЯУ МИФИ
Новости Института
Об Институте
Проекты
Коллектив института
 "КОРОНАС-ФОТОН" 
Приборы комплекса научной аппаратуры "ФОТОН"
Поляриметр жёсткого рентгеновского излучения "ПИНГВИН-М"
Национальный исследовательский ядерный университет "МИФИ" (НИЯУ МИФИ), Россия
Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе РАН, Санкт-Петербург, Россия
Исследование спектров и линейной поляризации рентгеновского и гамма-излучения солнечных вспышек
Научные руководители: Ю.Д. Котов, В.А. Дергачев.
Разработчики: В.Н. Юров, А.С. Гляненко, А.И. Архангельский, Е.М. Круглов, В.П. Лазутков, Г.А. Матвеев, Г.А. Пятигорский, М.И. Савченко, В.В. Хмылко, Д.В. Скородумов, Ю.А. Чичикалюк, И.И. Шишов.
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 параметров линейной поляризации жёсткого рентгеновского излучения солнечных вспышек в энергетическом диапазоне 20–150 кэВ;
- рентгеновская и гамма-спектроскопия солнечных вспышек в энергетическом диапазоне 18–450 кэВ;
- мониторинг мягкого рентгеновского излучения Солнца в диапазоне 2–20 кэВ.
Основные характеристики и состав прибора
Физическая схема, состав и характеристики детекторов прибора "ПИНГВИН-М" позволяют исследовать следующие параметры жёсткого электромагнитного излучения солнечных вспышек:
- степень линейной поляризации жесткого рентгеновского излучения в диапазоне энергий 20–150 кэВ;
- спектры излучения солнечных вспышек в диапазоне 18–450 кэВ (96 энергетических каналов);
- спектры мягкого рентгеновского излучения в диапазоне 2–20 кэВ (12 каналов), в том числе в слабых ("тепловых") вспышках и на предвспышечной стадии.
Прибор работает в 2-х режимах: "Патруль" и "Всплеск".
Блок детекторов "ПИНГВИН-МД" совместно с блоком "ПИНГВИН-МЭ" составляют научную аппаратуру "ПИНГВИН-М". Блок "ПИНГВИН-МД" разрабатывался и изготавливался в Физико-техническом институте им. А.Ф. Иоффе РАН, блок "ПИНГВИН-МЭ" – в Национальном исследовательском ядерном университете "МИФИ".
Блок "ПИНГВИН-МД" создан на основе сцинтилляционных и пропорциональных счетчиков и предназначен для регистрации спектральных и поляризационных характеристик рентгеновского и гамма-излучения солнечных вспышек. Помимо детекторов излучения блок "ПИНГВИН-МД" содержит активную защиту от фона заряженных частиц, системы полётной калибровки и автостабилизации усиления детекторов, а также электронные схемы, осуществляющие обработку и анализ регистрируемых импульсов и промежуточное накопление и хранение полученной информации. Связь блока "ПИНГВИН-МД" с бортовыми системами КА и с системой сбора и регистрации научной информации (ССРНИ) осуществляется через блок "ПИНГВИН-МЭ".
В состав блока детекторов входят следующие основные элементы:.
1. Детектор-рассеиватель жёсткого рентгеновского излучения – сборка в виде диска из 4-х секторов – кристаллов паратерфенила с приклеенными ФЭУ, включающими делители напряжения, предусилители и источники высоковольтного питания (ИВП).
2. Шесть детекторов рассеянного и прямого рентгеновского и гамма-излучения, собранных в правильный шестигранник вокруг рассеивателя. Каждый детектор содержит кристалл NaI(Tl), защиту от фона заряженных частиц по схеме "фосвич" и сборку ФЭУ.
3. Верхний антиэкранный детектор – диск из пластического сцинтиллятора с ФЭУ.
4. Нижний антиэкранный детектор в виде стакана из пластического сцинтиллятора с двумя ФЭУ, охватывающий детектор-рассеиватель снизу и по боковой поверхности.
5. Две сборки детекторов мягкого рентгеновского излучения – пропорциональные счетчики, предусилители, ИВП и блок аналого-цифровой обработки сигналов.
6. Две платы электроники, осуществляющие управление работой детекторов и осуществляющие первичную обработку поступающей с них информации.


Схема и конструкция
блока детекторов "ПИНГВИН-МД"
Измерение характеристик излучения
Линейная поляризация. Степень линейной поляризация и позиционный угол плоскости поляризации жёсткого рентгеновского излучения измеряются по асимметрии комптоновского рассеяния в случае поляризации падающего потока. Для этого в составе научной аппаратуры имеются детекторы на основе паратерфенила, в которых регистрируются электроны отдачи при комптоновском рассеянии, а также набор пространственно ориентированных детекторов из CsI(Na) для регистрации рассеянного излучения. Для регистрации комптоновского рассеяния используется метод совпадений.
Спектры жёсткого рентгеновского и гамма-излучения. В диапазоне энергий 20-500 кэВ (128 энергетических каналов) регистрируется излучение, падающее на верхние торцевые поверхности детекторов рассеянного излучения (при отсутствии совпадений с импульсами детектора-рассеивателя). В энергетическом диапазоне 20–150 кэВ (16 энергетических каналов) излучение регистрируется детектором-рассеивателем (в антисовпадении с импульсами от детекторов рассеянного излучения).
Спектры мягкого рентгеновского излучения. Спектры мягкого рентгеновского излучения в интервале 2–20 кэВ регистрируются двумя взаимозаменяемыми пропорциональными счетчиками с бериллиевыми входными окнами и наполнением чистым ксеноном. Ширина энергетических каналов меняется от 0,2 кэВ до ~2 кэВ с ростом энергии квантов.
Регистрация излучения производится двумя взаимозаменяемыми пропорциональными счетчиками с бериллиевыми входными окнами и наполнением чистым ксеноном. Счетчики имеют по 4 секции, расположенные друг под другом. Верхняя предназначена для регистрации малых потоков излучения. При больших потоках излучения основной становится вторая, регистрирующая ослабленное за счет поглощения излучение. Ниже расположены калибровочная и фоновая секции. Один из детекторов работает в патрульном режиме, второй находится в "холодном резерве". С целью защиты детекторов от фона заряженных частиц и повышения стабильности работы детекторов используются верхний и нижний антиэкранные детекторы с ФЭУ (метод антисовпадений). Каждый из детекторов рассеянного излучения состоит из двух сложенных вместе пластин, просматриваемых одним ФЭУ. Внутренняя пластина представляет собой сцинтилляционный детектор на основе CsI(Na), а внешняя пластина является боковым защитным детектором из сцинтилляционной пластмассы, значительно снижающим фон от заряженных частиц при использовании метода антисовпадений. Эффективность регистрации фона всеми антиэкранами - не хуже 0,999. В научной аппаратуре "ПИНГВИН-М" имеется система стабилизации чувствительности детекторов (сравнение с сигналом реперного устройства), что позволяет поддерживать стабильность на уровне 1%.
Общий вес прибора "ПИНГВИН-М" составляет 43 кг, вес блока детекторов – 35 кг.
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