Ученые из Столичного физико-технического института разработали макет новейшего сенсора солнечных частиц. Устройство способен улавливать протоны и электроны с кинетическими энергиями 10–100 МэВ и 1–10 МэВ соответственно, которые составляют основную часть потока высокоэнергетичных частиц от Солнца. Устройство поможет сделать лучше защиту кораблей и астронавтов от радиации, также подробнее изучить природу солнечных вспышек. Работа проводилась по заказу Института галлактических исследовательских работ РАН при денежной поддержке Русского научного фонда. Сам сенсор был сделан в Институте ядерных исследовательских работ РАН. Результаты размещены в журнальчике Journal of Instrumentation, коротко о их ведает пресс-служба МФТИ.

Солнце испускает потоки частиц с энергиями от 10-ов кэВ до нескольких ГэВ. Большая часть из их составляют электроны и протоны, в еще наименьших количествах встречаются наиболее томные ядра, от гелия до железа. Согласно современным представлениям, потоки частиц делятся на две главные группы. 1-ая — импульсные вспышки длиной от нескольких 10-ов минут до нескольких часов представляют собой узенькие струи, в каких преобладают электроны. 2-ая — вспышки с широкими ударными волнами, длящиеся до нескольких дней и содержащие, в главном, протоны с примесью неких томных ядер. Невзирая на огромное количество данных от солнечных спутников, некие фундаментальные вопросцы остаются без ответа. К примеру, как конкретно ускоряются частички в импульсных и долгих солнечных вспышках, какова роль магнитного пересоединения в убыстрении частиц и выходе из короны, как и где формируются зародышевые популяции частиц для предстоящего убыстрения на ударных волнах. На эти вопросцы посодействуют ответить новейшие типы сенсоров частиц.

Новейший устройство состоит из нескольких полистироловых дисков, присоединенных к фотодетекторам. Проходя через слои полимера, частичка теряет часть кинетической энергии, которая перебегает в световую. Этот свет улавливается кремниевым фотодетектором, и сигнал анализируется компом. Старший научный сотрудник лаборатории способов ядерно-физических тестов МФТИ Александр Нозик разъясняет: «Сама теория пластмассовых сцинтилляционных сенсоров не нова, такие сенсоры везде употребляются в наземных опытах. А вот внедрение сегментированного сенсора в совокупы с разработанными нами математическими способами реконструкции позволило добиться выдающихся результатов».

Часть работы была посвящена определению хорошей геометрии частей сенсоров. При увеличении поперечника дисков вырастает количество анализируемых сразу частиц, но вырастает и масса устройства, что увеличивает стоимость его доставки на орбиту. Также при увеличении поперечника усугубляется разрешение диска. Чем тоньше любой диск, тем поточнее он может найти энергию протона и электрона, но огромное количество тонких дисков просит огромного числа фотодетекторов и массивной электроники. Для подбора хороших характеристик ученые употребляли способы компьютерного моделирования. В итоге они собрали довольно малогабаритный для доставки в космос устройство — цилиндр поперечником 3 см и высотой 8 см. Сенсор разбит на 20 полистироловых дисков, что обеспечило приемлемую точность устройства выше 5 %. Датчик способен работать в 2-ух различных режимах: регистрация одиночных частиц и интегральный режим при наиболее интенсивном излучении. Во 2-м случае употребляется разработанный создателями способ анализа распределений частиц, не требующий больших вычислительных мощностей.

«Наш устройство показал хорошие результаты в лабораторных тестах. Далее мы планируем создать новейшую электронику, подходящую для работы сенсоров в мироздании. Не считая того, система сенсора будет приспособлена к требованиям галлактического корабля, мы улучшим массогабаритные свойства и добавим боковое экранирование. Также планируется создать наиболее узкую сегментацию для сенсора, чтоб обеспечить четкое измерение диапазона электронов с энергией порядка 1 МэВ», — дополняет Егор Стадничук, сотрудник лаборатории способов ядерно-физических тестов МФТИ.

Источник: polit.ru