Черенковский водный детектор (ЧВД) НЕВОД

 

Экспериментальный комплекс НЕВОД создан для проведения научных работ по приоритетным направлениям фундаментальных исследований и подготовки специалистов в реальных условиях современного физического эксперимента. В состав комплекса входит ряд уникальных физических детекторов и установок, не имеющих аналогов в мире, а также система испытательных стендов, используемых как при проведении научных исследований, так и для обучения студентов. ЭК НЕВОД, являющийся основой научно-образовательного центра нового типа, был организован и осуществляет свою деятельность при поддержке Минобрнауки и Росатома Российской Федерации. Его создание было отмечено премией Президента Российской Федерации в области образования за 1997 год. Создание ЧВД НЕВОД совпало с переломным моментом в истории России: строительство корпуса экспериментального комплекса было закончено в 1989 году. Запуск первой части ЧВД был осуществлен в 1995 году.

Основой экспериментального комплекса является черенковский водный детектор большого объема (2000 м3). НЕВОД – первый в мире многофункциональный водный детектор на поверхности Земли, предназначенный для исследования всех основных компонент космических лучей, в том числе потока нейтрино из нижней полусферы.

1

 Экспериментальный комплекс НЕВОД.


Детектирующая система черенковского водного детектора размещена в водном резервуаре с внутренними размерами 9x9x26 м3 и представляет собой пространственную решетку, в узлах которой располагаются квазисферические модули (КСМ), регистрирующие черенковское излучение с любого направления с практически одинаковой эффективностью. Конструктивно решетка сформирована из вертикальных гирлянд, состоящих из 3 или 4 модулей. Размеры водного резервуара позволяют разместить до 19 таких плоскостей, 67 гирлянд, 241 КСМ. Так как экспериментальный комплекс НЕВОД является первым черенковским водным детектором на поверхности Земли и играет роль прототипа будущих крупномасштабных установок, при его конструировании предусматривалась возможность использования различных схем расположения и ориентации модулей. Триггерная система позволяет выделять различные классы событий по количеству и расположению, сработавших КСМ.

23

 Квазисферический измерительный модуль: слева – внешний вид КСМ; справа – схема квазисферичности отклика КСМ.

4

Детектирующая система ЧВД НЕВОД.

Система сбора и обработки данных позволяет записывать всю необходимую информацию для последующей реконструкции зарегистрированных событий.

Для калибровки фотоумножителей модулей в течение длительных сеансов измерений используется система калибровочных телескопов (СКТ), которая включает в себя верхние сцинтилляционные счетчики, расположенные на крышке водного бассейна, и нижние, расположенные на дне бассейна. Любые пары верхних и нижних счетчиков представляют собой узконаправленные телескопы, которые позволяют калибровать квазисферические модули по черенковскому излучению выделенных мюонов с известным положением треков. Каждый счетчик представляет собой герметичный корпус, внутри которого расположена сцинтилляционная пластина размером 20x40x2 см3, ФЭУ, делитель напряжения и предусилитель. Световые вспышки, генерируемые частицами в сцинтилляторе, собираются посредством спектросмещающих оптических волокон на фотокатоды фотоумножителей ФЭУ-85, сигнал с которых усиливается и посылается на внешние системы амплитудного анализа и формирования автономного и системного триггеров. Особенностью СКТ является возможность амплитудного анализа регистрируемых сигналов со сцинтилляционных детекторов. Поэтому две плоскости детекторов, разделенных слоем воды 9 м, являются хорошим детектором для регистрации многочастичных событий, таких как стволы ШАЛ и группы мюонов.

В экспериментальном плане ЧВД НЕВОД совмещает в себе возможности мюонного годоскопа с 4π-геометрией, обеспечивающего регистрацию событий из любого направления и черенковского водного калориметра для измерения энерговыделения мюонной компоненты космических лучей. Для решения первой задачи на Новосибирском заводе «ЭКРАН» в тесном сотрудничестве со специалистами из МИФИ были разработаны новые фотоумножители ФЭУ-200, применение которых позволяет на порядок уменьшить шумы отдельных каналов измерительной системы и в три раза увеличить эффективность регистрации черенковского излучения от одиночных частиц. Для решения второй задачи необходимо было улучшить условия детектирования одиночных мюонов от СКТ (нормировочная точка) и существенное (≈100 раз) расширение динамического диапазона регистрируемых сигналов за счет параллельного съема сигналов с двух динодов. В результате проведенных исследований была разработана и создана новая регистрирующая система измерительного комплекса ЧВД НЕВОД.

56

Квазисферические модули ЧВД НЕВОД крупным планом.

 

Более подробную информацию о ЧВД НЕВОД  можно найти в следующих публикациях: