Развитие научных основ технологии измерения высоко ионизирующего излучения на основе тонкого калориметра
Full Name of the work head: Токмолдин С.Ж.
Исполнители проекта: Лебедев И.А.*
: Физико-технический институт
Inventory number: 0214РК01275
Registration number: 0112РК02411
Keywords: высокие энергии*космическое излучение*калориметр*атмосферные ливни*флуктуации*взаимодействия ядер*каскадная кривая*корреляционная кривая*первичная энергия*моделирование блока измерения*
Проведено моделирование пространственного распределения ливня на различных этапах каскадного процесса с целью оптимизации площади регистрации тонкого калориметра и минимизации краевых эффектов. Показано, что при размерах калориметра 50х50 см ошибка определения размера каскада из-за широкого пространственного распределения составляет менее 1 %. Получена оценка флуктуаций параметров первого взаимодействия с целью выбора оптимальной толщины слоев тонкого калориметра и минимизации ошибок, влияющих на результаты измерений параметров первичной частицы. Анализ параметров первого взаимодействия индивидуальных ливней показал наличие значительных флуктуаций в первом взаимодействии, поэтому выбор слишком тонкого первичного поглотителя может привести к выбраковке существенного количества медленно развивающихся ливней. Выбор слишком толстого первичного поглотителя может привести к выбраковке существенного количества быстро развивающихся ливней. Наиболее оптимальным является свинцовый поглотитель толщиной 1 см, что примерно соответствует двум радиационным единицам. Проведено моделирование блока измерения энергии для оптимизации параметров установки (для максимально возможного увеличения отношения площади регистрации и уменьшения относительного веса и объема детектирующих блоков). Гетерогенный калориметр является более экономичным, но имеет существенные переходные эффекты, связанные с различием критической энергии в поглотителе и в детекторе. Гомогенный калориметр, в котором поглотитель является одновременно и детектором должен иметь довольно большую толщину для развития каскада. Наиболее оптимальный вариант представляет собой смешанный калориметр, в котором имеется мишенный блок, приводящий к быстрому развитию каскада, и гомогенный измерительный блок. Разработан компьютерный прототип установки на основе тонкого калориметра для измерения высоко ионизирующего космического излучения. Прототип калориметра включает два основных блока: мишенный блок и блок измерения энергии. В качестве мишенного блока используется свинец. Этот материал имеет высокое значение критической энергии и низкое значение радиационной единицы. Это приводит к быстрому развитию каскадного процесса. Оптимальная толщина мишенного блока 1 см. Для блока измерения энергии используется кремний. Толщина блока измерения энергии составляет 19 см, что примерно соответствует двум радиационным единицам. Для предложенного прототипа рассчитаны средние каскадные и корреляционные кривые. На основе расчетов энергии тестовых каскадов показано, что при использовании разработанной в ходе проекта методики корреляционных кривых, такой толщины блока измерения энергии достаточно, чтобы определить первичную энергию с ошибкой менее 10 процентов.*