Установка для распознавания грозовых аномалий (УРАГАН)

В 2002 году была начата разработка новой регистрирующей системы для верхнего координатного детектора. Старая система проектировалась для исследования редких событий и была не в состоянии обрабатывать полный поток атмосферных мюонов. Эти работы проводились при поддержке Департамена науки и промышленной политики Правительства г.Москвы и Московского комитета по науке и технологиям. В 2002 году была разработана структура новой системы регистрации, в 2003 году - специализированная микросхема двухканального усилителя-формирователя и плата быстрого считывания на 16 каналов. В 2004 - 2006 годах был разработан и создан многоканальный измерительный комплекс, превращающий верхний коорддинатный детектор ДЕКОР-В в установку УРАГАН. При этом была изменена структура расположения стримерных камер в супермодулях: была уменьшена толщина пенопласта между плоскостями камер с 10 до 5 см и ликвидировано отклонение считывающих стрипов от взаимно ортогонального расположения. В результате был создан уникальный мюонный годоскоп, супермодули которого были последовательно введены в эксплуатацию в 2005, 2006 и 2007 годах.

Годоскоп (см. рис.) состоит из отдельных горизонтальных супермодулей, площадью 11.5 кв.м. каждый, расположенных на крышке водного черенковского детектора НЕВОД (173 м над уровнем моря). Каждый супермодуль состоит из восьми слоев газоразрядных камер, оснащенных системой внешних считывающих полосок-стрипов (2560 X + 2304 Y каналов в одном супермодуле) с шагом 1.0 см и 1.2 см в проекциях X и Y соответственно. Слои камер разделены пенопластовыми пластинами толщиной 5 см. Слой представляет собой сборку из 20 стримерных камер, каждая из которых состоит из 16 трубок квадратного сечения 9х9 кв.мм. и длиной 3.5 м, заключенных в один пластиковый корпус. Камеры работают в режиме ограниченного стримера, который обеспечен выбором специальной трехкомпонентной газовой смеси (аргон, углекислый газ и n-пентан) и соответствующим рабочим напряжением. Заряженные частицы (мюоны), проходящие через газовые камеры, вызывают стимерный разряд, который индуцирует сигналы на X и Y стрипах. Каждый супермодуль размещается на отдельной подвижной платформе, что позволяет менять положение супермодулей относительно друг друга и детектирующей системы черенковского водного детектора НЕВОД.

Системы триггирования и сбора данных годоскопа имеют распределенную многоуровневую архитектуру. Основным элементом системы сбора данных годоскопа является специально разработанная плата быстрого считывания, которая обеспечивает усиление, дискриминацию, формирование, хранение сигналов и последовательную передачу данных с 16 стрипов. Каждый супермодуль содержит 160 X и 144 Y считывающих плат и 8 кросс-плат для соединения линий сигналов и подачи питания. Триггерный сигнал плоскости формируется считывающими платами при срабатывании любого X-канала в данной плоскости. Условие выработки триггера для измерительной системы супермодуля ? приход сигналов срабатывания по меньшей мере от четырех разных плоскостей в течение 300 нс. Средний темп счета одного супермодуля составляет около 1700 событий в секунду. Отклик супермодуля содержит информацию о срабатывании стрипов в обеих (X и Y) проекциях. Параметры треков (два проекционных угла) реконструируются в режиме реального времени и накапливаются в двумерном массиве в течение минутного интервала. Такой массив данных (матрица) представляет собой ?мюонную фотографию? верхней полусферы с минутной экспозицией. Алгоритм реконструкции обеспечивает регистрацию мюонов с высоким пространственным и угловым разрешением (около 1 см и 0.8° соответственно) в широком диапазоне зенитных углов (от 0° до 84°). Для уменьшения ошибок реконструкции в рассмотрение принимаются только треки, прошедшие через верхнюю и нижнюю плоскости (т.е. треки, пересекающие все восемь плоскостей). Это условие уменьшает темп счета супермодуля примерно на 13%. Эффективность реконструкции событий более 90%; одноминутная матрица содержит примерно 8x10⁴ реконструированных событий.

Более подробную информацию о мюоном годоскопе УРАГАН можно найти в следующих публикациях:

1. Н. С. Барбашина и др. Широкоапертурный мюонный детектор для диагностики атмосферы и магнитосферы Земли. Известия РАН. Серия физическая. т.71 ?7, с.1072.
2. D. V.Chernov et al. Experimental setup for muon diagnostics of the Earth's atmosphere and magnetosphere (the URAGAN project). Proc. 29th ICRC, Pune, 2005. V.2. P. 457.

Данные УРАГАН доступны в режиме реального времени по ссылке http://nevod.mephi.ru/uragan_data.htm.

Текст статьи взят с http://nevod.mephi.ru/uragan.htm.