"ЗИНА" для мониторинга радиационной обстановки в

УДК 521(06) Астрофизика и космофизика
А.Г. БАТИЩЕВ, В.И. ВВЕДЕНСКИЙ, С.А. ВОРОНОВ,
А.М. ГАЛЬПЕР, Л.А. ГРИШАНЦЕВА, С.В. КОЛДАШОВ,
П.Ю. НАУМОВ, В.Ю. ЧЕСНОКОВ, В.А. ШИЛОВ
Московский инженерно-физический институт (государственный университет)
СПЕКТРОМЕТР "ЗИНА" ДЛЯ МОНИТОРИНГА
РАДИАЦИОННОЙ ОБСТАНОВКИ В ОКОЛОЗЕМНОМ
КОСМИЧЕСКОМ ПРОСТРАНСТВЕ
В работе приводится краткое описание и принцип работы научной аппаратуры
"ЗИНА" для регистрации всплесков высокоэнергичных электронов, протонов и
ядер гелия.
Одним из важных факторов, определяющих физические условия в
космическом пространстве, являются заряженные частицы высоких энергий. Мониторинг всплесков и вариаций потоков высокоэнергичных заряженных частиц в околоземном космическом пространстве представляет
огромный научный интерес как с фундаментальной точки зрения (изучение физических механизмов генерации частиц, процессов взаимосвязи
частиц с другими космическими факторами и др.), так и с прикладной,
поскольку изменение условий в космическом пространстве (например, в
результате солнечных вспышек, магнитосферных бурь, высыпаний частиц
из радиационного пояса и др.) оказывает непосредственное воздействие на
технологические системы и людей, находящихся и в космосе и на Земле.
В данной работе представлен спектрометр "ЗИНА", предназначенный
для: регистрации всплесков и вариаций потоков высокоэнергичных заряженных частиц (электроны, протоны, ядра) в диапазоне энергий 3-100
МэВ, включая их сопровождение фоновыми измерениями потоков гаммаквантов и нейтронов, в различных областях околоземного космического
пространства, включая радиационный пояс. Прибор обладает высокими
временными параметрами, позволяющими проводить измерения в интенсивных потоках частиц.
Спектрометр состоит из сцинтилляционных детекторов С1-С10, которые объединены в годоскопическую систему (ГС), сцинтилляционный
калориметр (СК) и систему антисовпадений (САС). ГС предназначена для
формирования триггерного сигнала и определения углов прилета зарегистрированных частиц. СК состоит из детекторов (С3-С10) и осуществляет
разделение частиц (электронов, протонов, ядер гелия) по измерению и
анализу энерговыделения при прохождении частицей вещества (используя
785-7262-0555-3. НАУЧНАЯ СЕССИЯ МИФИ-2005. Том 7
ISBN
УДК 521(06) Астрофизика и космофизика
модифицированный dE/dx-E метод). САС состоит из нижнего детектора
С10 и служит для исключения из регистрации фоновых частиц, движущихся в направлении противоположном исследуемому (снизу вверх).
Система амплитудного анализа (САА) предназначена для измерения
амплитуд импульсов с отдельных слоев калориметра при регистрации частиц, которые затем используются для разделения электронов, протонов,
ядер гелия и измерения их энергий. САА состоит из блока усилителейформирователей аналоговых сигналов, 8-входового 8-разрядного параллельного быстродействующего АЦП, работающего «в линию» с микроконтроллером спектрометра.
Система сбора и обработки данных (ССОД) состоит из устройства
выработки триггерного сигнала (ВТС) на регистрацию и обработку события, устройства регистрации (буферизации) данных о событии (БД),
устройства ввода, обработки и записи данных (ВОЗД) в накопительное
запоминающее устройство (НЗУ), устройства вывода с сопряжением с
бортовой телеметрической системой (БТМ). ВТС, включающая в себя
управляемые схемы совпадений сигналов, принимает логические сигналы
с детекторной системы и, в зависимости от текущего значения кратности
совпадений (задаваемого устройством ВОЗД), запускает ВОЗД по программе ввода и обработки данных события. ВОЗД реализовано на однокристалльном 8-разрядном микроконтроллере с повышенными параметрами по радиационной стойкости и тепловыделению типа 80С32E фирмы
ATMEL (сертификат на изделие №5962-00518), совместимым с широко
известным комплектом MCS-51\52. Устройство сохраняет работоспособность в условиях открытого космоса.
Спектрометр обладает следующими характеристиками: геомфактор 10 см2 ср; угловое разрешение - 10, апертура 20 град.; раздельно регистрирует: электроны (с энергиями 320 МэВ), протоны, ядра гелия (с
энергиями 30100 МэВ/нуклон), гамма-кванты (с энергиями 3-30 МэВ) и
нейтроны (с энергиями 30-100 МэВ), энергетическое разрешение 10%
для протонов, ядер гелия и электронов.
Научная аппаратура "ЗИНА" планируется к установке на разрабатываемых в настоящее время новых космических аппаратах: «Метеор-М» и
«Вулкан».
ISBN 5-7262-0555-3. НАУЧНАЯ СЕССИЯ МИФИ-2005. Том 7
79