ЛОМОНОСОВСКИЕ ЧТЕНИЯ - 2007 Секция ядерной физики. Исследование акустического поля, создаваемого в воде пучком электронов с энергией 50 МэВ. В.Б. Бычков, В.С. Демидов, Е.В. Демидова, А.Н. Ермаков, О.Д. Ершова, Б.С. Ишханов, В.П. Масляный, А.Ю. Соколов, Н.А. Халдеева. Москва, 2006 НИИЯФ МГУ. - PowerPoint PPT Presentation
Welcome message from author
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
Исследование акустического Исследование акустического поля, создаваемого в воде поля, создаваемого в воде
Инструмент для изучения механизмов ускорения частиц в энергичных астрофизических Инструмент для изучения механизмов ускорения частиц в энергичных астрофизических источниках, таких как источниках, таких как активные ядра галактикактивные ядра галактик ии вспышки гамма-излучениявспышки гамма-излучения;;
проблема проблема порога ГЗКпорога ГЗК;;
осцилляции нейтриноосцилляции нейтрино: : проблема массы нейтринопроблема массы нейтрино;;
возможная роль нейтрино ввозможная роль нейтрино в Темной материи,Темной материи, и др. и др.
Инструмент для изучения механизмов ускорения частиц в энергичных астрофизических Инструмент для изучения механизмов ускорения частиц в энергичных астрофизических источниках, таких как источниках, таких как активные ядра галактикактивные ядра галактик ии вспышки гамма-излучениявспышки гамма-излучения;;
проблема проблема порога ГЗКпорога ГЗК;;
осцилляции нейтриноосцилляции нейтрино: : проблема массы нейтринопроблема массы нейтрино;;
возможная роль нейтрино ввозможная роль нейтрино в Темной материи,Темной материи, и др. и др.
Пространственное распределение средних потерь энергииПространственное распределение средних потерь энергиина единицу объемана единицу объема
2.52.5e+08e+08
2e+082e+08
1.5e+081.5e+08
1e+081e+08
0.5e+080.5e+08
00
Энерговыделение, МэВ/мм3
Параметры пучка:d = 4 ммE = 50 МэВN = 1011
МоделированиеМоделирование
Поперечное распределение средних потерь энергииПоперечное распределение средних потерь энергиидля нескольких сечений пучкадля нескольких сечений пучка
-20-20 -1-10 0 0 0 10 10 20 20
dE(X
)d
E(X
) , , M
eV
/M
eV
/ mm
mm
33
XX, mm, mm
3e+083e+08
2.52.5e+08e+08
2e+082e+08
1.5e+081.5e+08
1e+081e+08
0.5e+080.5e+08
00
Схема экспериментаСхема эксперимента
945 мм
пучок
гидрофон
Y
Z
ЭМ ливень
Гидрофон перемещался вдоль линейных трасс с шагом 4.5 мм. Далее Гидрофон перемещался вдоль линейных трасс с шагом 4.5 мм. Далее представлены результаты измерений на трассе, проходящей на расстоянии представлены результаты измерений на трассе, проходящей на расстоянии X X = 6= 6.5 .5 см см от оси пучкаот оси пучка
508 ммZ
x
65 мм65 мм
523
мм
Схема экспериментаСхема эксперимента
пучок
Сканер(шаг = 4.5 мм)
Бассейн 100x50x50 cm3
Широкополосный (Широкополосный (до 160 кГцдо 160 кГц) высокочувствительный () высокочувствительный (> 1> 1мВ/ПамВ/Па) ) гидрофон на основе пьезокерамики с тангенциальной гидрофон на основе пьезокерамики с тангенциальной поляризациейполяризацией
ГидрофонГидрофон
3,5 см
Блок-схема экспериментаБлок-схема эксперимента
Усилитель Robotron
50 dB 20 - 200 kHzгидрофон
Датчик тока пучка
Усилитель У7-1
10 dB 10 - 100 kHz
Осциллоскоп• Время наблюдения: 1 мс• Частота оцифровки: 10 МГц
Синхроимпульс
1 2Компьютер
Сигнал на Сигнал на расстояниирасстоянииXX = 6.5 = 6.5 см от см от оси пучка, оси пучка, измеренный измеренный вблизи вблизи заглушкизаглушки
Результаты экспериментаРезультаты эксперимента
Амплитуда сигнала, В
Время, мкс
40 мксR = 6 см
Результаты экспериментаРезультаты эксперимента
Вычисление тока пучка для Вычисление тока пучка для каждого измерениякаждого измерения
Нормировка сигналов на 1 мА Нормировка сигналов на 1 мА тока пучкатока пучка
Временные зависимости Временные зависимости сигналов построены друг под сигналов построены друг под
другом с шагом, равным другом с шагом, равным расстоянию между точками расстоянию между точками
измеренийизмерений
Результаты экспериментаРезультаты эксперимента
0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5Расстояние от гидрофона до источника звука,
(время*1500 м/с), м
Расстояние вдоль трассы, см
пу
чо
к
Результаты экспериментаРезультаты эксперимента
0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5Расстояние от гидрофона до источника звука,
(время*1500 м/с), м
Расстояние вдоль трассы, см
ABAB::сигнал от сигнал от ближайшей точки ближайшей точки излучающей излучающей акустической акустической антенныантенны
А
Впу
чо
к
Результаты экспериментаРезультаты эксперимента
0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5Расстояние от гидрофона до источника звука,
(время*1500 м/с), м
Расстояние вдоль трассы, см
ABAB::сигнал от сигнал от ближайшей точки ближайшей точки излучающей излучающей акустической акустической антенныантенны
А
В
CDCD::источник – источник – область заглушки, область заглушки, через которую через которую пучок входит пучок входит в водув воду
D
C
пу
чо
к
Результаты экспериментаРезультаты эксперимента
RR = = VtVt + + rr00
VV = = (1435 ± 12) м/сек (1435 ± 12) м/сек
VV = = (1461 ± 15) м/сек(1461 ± 15) м/сек(измерено в калибровочном опыте с (измерено в калибровочном опыте с пьезоэлектрическим излучателем в пьезоэлектрическим излучателем в
качестве источника звука)качестве источника звука)
• Зарегистрировано акустическое излучение от Зарегистрировано акустическое излучение от электронно-фотонного ливня, создаваемого пучком электронно-фотонного ливня, создаваемого пучком электронов в воде;электронов в воде;
• разделены сигналы из области выделения разделены сигналы из области выделения энергии электромагнитным ливнем и из области энергии электромагнитным ливнем и из области заглушки, через которую пучок входит в воду.заглушки, через которую пучок входит в воду.
Результаты экспериментаРезультаты эксперимента
Дальнейшие планы и задачиДальнейшие планы и задачи
• реконструкция формы излучающей области и параметров каскада по реконструкция формы излучающей области и параметров каскада по зарегистрированным сигналам;зарегистрированным сигналам;
• измерения при разных значениях диаметра пучка, энергии частиц, измерения при разных значениях диаметра пучка, энергии частиц, длительности импульса. Изучение зависимости характеристик поля от длительности импульса. Изучение зависимости характеристик поля от этих параметров;этих параметров;
• подтверждение теплового механизма генерации звука как безусловно подтверждение теплового механизма генерации звука как безусловно доминирующего, изучение возможного вклада других механизмов;доминирующего, изучение возможного вклада других механизмов;
• усовершенствование алгоритмов обработки сигналов.усовершенствование алгоритмов обработки сигналов.