Сапуненко Владимир Викторович. Электромагнитный калориметр для больших углов детектора CLAS: Автореф. дис. канд. физико-математических наук : 01.04.16 / НИИЯФ МГУ, 2004

Предложена конструкция контейнера для изготовления рентгеновских сцинтилляционных детекторов малых энергий. На основе кристаллов CaI2 и CaI2 : Eu изготовлены детекторы и исследованы их характеристики. Показано, что сцинтилляторы на основе иодистого кальция, благодаря их слоистой структуре, совершенной спайности и высокому световыходу, могут использоваться для изготовления тонкослойных детекторов длинноволнового рентгеновского излучения.

Специально для локального анализа поверхностного и двумерного магнетизма методом электронной спектроскопии с разрешением по спину разработан и испытан 60 kV компактный моттовский поляриметр. Использование конструкции, сочетающей сферическое ускоряющее поле и отсутствие задерживающего потенциала после рассеяния электронного пучка, обеспечивает высокую стабильность измеряемой поляризации даже при изменении положения и диаметра исследуемого пучка. В результате оптимизации рассеивающего угла (118o) и использования поверхностно-барьерных детекторов с большим углом сбора (~ 48o) эффективность или показатель качества поляриметров, определяющий отношение сигнал/шум varepsilon=(I/I0)· (Seff)2, составил величину 2.5· 10-4. Специально разработанные электронные схемы и оптимальное расположение детекторов позволили получить максимальную скорость счета электронов до 5· 106 counts/s. Как следствие этого, появилась возможность калибровать поляриметр (находить эффективную функцию Шермана Seff) методом экстраполяции измеряемой асимметрии к высокому уровню дискриминации. Данный прибор может быть использован и в других областях физики твердого тела, атомной физики, физики высоких энергий.

Приведены результаты исследования спектральных и сцинтилляционных свойств чистых и активированных примесями Tl+, Eu2+, Fe2+, Co2+ и Ni2+ кристаллов иодистого кальция, а также результатов измерения сцинтилляционных характеристик составных детекторов рентгеновского излучения, полученных на основе кристаллов иодистого кальция. Показано, что кристаллы CaI2 и CaI2 : Tl в паре могут использоваться для изготовления составных детекторов с разным временем высвечивания. Кристаллы CaI2 и CaI2 : Eu благодаря их высокому световыходу и хорошему энергетическому разрешению пригодны для изготовления составных детекторов с разным техническим световыходом. Сцинтилляторы CaI2 либо CaI2 : Eu совместно со сцинтилляторами на основе иодистого кальция с люминесцентно тушащей примесью группы железа (Fe2+, Co2+ и Ni2+) могут быть использованы для получения составных детекторов с разным физическим световыходом.

Предлагается новый тип быстродействующего детектора, работа которого основана на изменении кинетической индуктивности сверхпроводниковых NbN и Yba2Cu3O7-delta пленок за счет неравновесных квазичастиц, созданных электромагнитным излучением. Быстродействие NbN детектора практически не зависит от температуры и составляет менее 1 pis. Модель, основанная на схеме Оуэна--Скалапино, хорошо описывает экспериментальную зависимость вольт-ваттной чувствительности NbN детектора от частоты модуляции излучения. Малая концентрация равновесных квазичастиц и высокий квантовый выход приводят к величине обнаружительной способности D*=1012 W-1·cm·Hz1/2 при температуре T=4.2 K и D*=1016 W-1·cm·Hz1/2 при T=1.6 K. Постоянная времени низкотемпературного индуктивного YBaCuO детектора определяется только временем электрон-фононного взаимодействия в нодальных областях taue-phd.

Рассмотрен отличный от режима высокого разрешения по энергии случай, когда отношение протяженности рабочей зоны детектора к длине дрейфового смещения носителей нельзя считать малым (<<1). Анализ проведен применительно к детекторам на основе полуизолирующего арсенида галлия (SI GaAs) при регистрации короткопробежных ионов. Полагается, что основной захват носителей происходит во время их дрейфа. Показано, что получаемые выражения для амплитуды сигнала и формы спектра содержат три независимых параметра. Определение их значений в ходе эксперимента позволяет найти величину средней напряженности поля и скорости его распространения в структуре в функции приложенного напряжения, а также величину времени жизни носителей до захвата и меру неоднородности захвата по объему рабочей зоны детектора.

Представлены результаты исследований ядер группы Fe галактических и солнечных космических лучей в интервалах энергии 30-210 MeV / n и 7-210 MeV / n в различных фазах солнечных циклов. С высоким энергетическим разрешением получены спектры частиц Fe в результате экспонирования в течение 1-3 лет камер Платан, собранных из слоев твердотельного трекового детектора (ТТД) --- полиэтилентерефталата, на станциях "Салют-6", "Салют-7" и "Мир" с наклонением орбиты к плоскости экватора 51.6o и высотой орбиты 350-400 km. Измерен энергетический спектр частиц Fe от уникального события --- серии солнечных вспышек 29 сентября и 19-29 октября 1989 г., которая является наиболее мощной из зарегистрированных и измеренных за всю историю исследования космических лучей. Пользуясь современной моделью проникновения частиц внутрь магнитосферы Земли, разработанной в Институте ядерной физики МГУ, проведено сравнение измеренного спектра с измерениями при помощи ТТД в эксперименте HIIS на станции LDEF и с внемагнитосферными измерениями при помощи электронной аппаратуры на спутнике IMP-8 и станции "Galileo". Показано преимущество методики ТТД при получении характеристик энергетического спектра.

Показано, как стабилизация разностной частоты оптических излучений, генерируемых в опорном и сигнальном резонаторах лазерно-интерферометрического гравитационно-волнового детектора "Дулкын", приводит к эффективной переоценке основных параметров, характеризующих ширину линии лазерного излучения, ширину линии пассивного резонатора, минимальную мощность лазера, необходимую для выделения полезного сигнала из шумов, обусловленных естественными флуктуациями.

Рассматриваются вопросы создания ионизатора для газоаналитических приборов с использованием электрического газового разряда вместо радиоактивного источника. Высокочастотный разряд на изолированных электродах используется в качестве ионизатора в газохроматографическом аргоновом ионизационном детекторе. Показано, что замена радиоактивного источника газоразрядным ионизатором приводит к улучшению аналитических характеристик детектора. Предложена расчетная модель аргонового ионизационного детектора, показавшая хорошее согласие с экспериментом.

Раасмотрены физические процессы, происходящие при регистрации отдельных ионов в объеме нитяного детектора, заполняемого атмосферным воздухом. Измерены амплитудные распределения электрических импульсов. Показано, что регистрация положительного иона осуществляется в результате эмиссии электрона с поверхности отрицательного заряженной нити, а регистрация отрицательного иона --- в результате отрыва электрона от отрицательного иона вблизи положительно заряженной нити. Рассмотрены вторичные процессы при нейтрализации положительных ионов на отрицательно заряженном внешнем электроде и при нейтрализации положительных ионов на отрицательно заряженной нити. Показано, что в отличие от обычных пропорциональных счетчиков здесь вторичные процессы приводят не к увеличению амплитуды электрического импульса, а к увеличению числа электрических импульсов. Нитяной детектор позволяет регистрировать как образующиеся в объеме детектора ионы, так и ионы, внесенные в объем детектора из окружающей атмосферы. Рассмотрены возможные применения нитяных детекторов, заполняемых воздухом.