Physics of auroral phenomena : proceedings of the 35th Annual seminar, Apatity, 28 Februaru – 02 March, 2012 / [ed. board: A. G. Yahnin, A. A. Mochalov]. - Апатиты : Издательство Кольского научного центра РАН, 2012. - 187 с. : ил., табл.

НЕПРЕРЫВНАЯ РЕГИСТРАЦИЯ СПЕКТРОВ ГАММА-ИЗЛУЧЕНИЯ В ШИРОКОМ ДИАПАЗОНЕ ЭНЕРГИЙ ВО ВРЕМЯ АТМОСФЕРНЫХ ОСАДКОВ Ю.В. Балабин, А.В. Германенко, Б.Б. Гвоздевский, Э.В. Вашенюк (Полярныйгеофизический институт, Апатиты, Россия) Аннотация. В лаборатории космических лучей ПГИ в Апатитах создан прибор для непрерывной регистрации дифференциальных спектров гамма-излучения на основе спектрометра БДЭГ2-39 с размерами сцинтилляционного кристалла Nal(Tl) 0150x100 мм. Регистрация спектров гамма-излучения производится с высоким разрешением при помощи 4096-канального амплитудного анализатора в диапазоне энергий от 100 кэВ до 4 МэВ. Отклик кристалла (эффективность регистрации) на входящее излучение был рассчитан с помощью пакета GEANT-4. Прибор поставлен на непрерывную регистрацию дифференциальных спектров гамма-фона. Спектры рентгеновского фона в диапазоне 20-300 кэВ, полученные ранее на основе кристалла 063x20 мм, хорошо согласуются с новыми данными. Объединение двух детекторов предоставляет возможность исследовать спектры гамма-фона и их вариации от 20 кэВ до 4 МэВ. 1. Введение Используемые для регистрации вариаций приземного рентгеновского излучения сцинтилляционные детекторы на основе кристалла Nal(Tl) размером 063x20 мм эффективны до энергий 300-400 кэВ. Использование этих детекторов в спектральных измерениях показало, что вариации спектра простираются за верхний порог эффективности кристалла. Именно с целью расширить диапазон измерений спектров гамма-излучения был создан спектрометр на основе кристалла Nal(Tl) размером 015Ох 100 мм. 2. Новый спектрометр для дифференциальных измерений На основе спектрометра БДЭГ2-39 (кристалл Nal(Tl) 0150x100 мм) создан новый детектор гамма- излучения (рис. 1а). Это расширило энергетический диапазон принимаемого излучения на порядок: с 300 кэВ до 4 МэВ. Эффективность регистрации нового детектора во всем диапазоне была рассчитана с помощью пакета GEANT-4. Детектор прокалиброван источниками Csl37 (линия 660 кэВ) и СобО (линии 1.17 и 1.33 МэВ). Энергетическое разрешение составило около 23 %. Новый детектор (названный Самоваром) включен в комплекс, осуществляющий непрерывную регистрацию излучения. Таким образом, в настоящее время на станции космических лучей ПГИ производится непрерывный мониторинг излучения от 20 кэВ до 4 МэВ. В поддиапазоне 20-300 кэВ датчиком служит малый сцинтилляционный детектор на основе кристалла Nal(Tl) размерами 063x20 мм, а в интервале 0.2-4 МэВ - новый детектор Самовар. О результатах измерений малым детектором подробнее можно найти в [1-3]. Приборы установлены в термостабилизированном боксе на чердаке здания. Детекторы обложены свинцовыми кирпичами толщиной 5 см, излучение принимается только из верхней полусферы. Регистрация спектров гамма-излучения производится по двум различным каналам (рис. 16). По первому (интегральному) каналу импульсы, амплитуда которых пропорциональна энергии поглощенного кванта, с малого детектора и с Самовара поступают на соответствующие дискриминаторы, формирующие каналы >20, >100, >200, >1000 кэВ, которые далее подаются на компьютер-сборщик. Второй канал - дифференциальный. Импульсы от Самовара подаются на 4096-канальный анализатор импульсов. Информация с анализатора записывается на отдельный компьютер. Таким образом, в диапазоне 200 кэВ - 4 МэВ измеряется дифференциальный спектр гамма-излучения. Время накопления одного спектра установлено 30 мин; чем больше время накопления - тем точнее спектр, однако, сверху на время сбора накладывает ограничение длительность наблюдаемых возрастаний. Самые короткие из них длятся 2-3 часа, и нужно иметь за это время несколько замеров спектра. Ранее с помощью 4096-канального анализатора импульсов были получены дифференциальные спектры рентгеновского излучения в поддиапазоне 20-300 кэВ с таким же временем накопления. Кроме того, в виду модульности данной установки и унифицированности электрических сигналов от всех используемых детекторов, периодически анализатор подключается к малому детектору. Поэтому необходимо было провести стыковку спектров от разных приборов, чтобы говорить об измерении дифференциальных спектров гамма-излучения во всем исследуемом интервале энергий от 20 кэВ до 4 МэВ (см. рис.2а). После учета геометрических факторов и внесения поправок на эффективность регистрации, вычисленной с “P h y sics o f A uroral P h e n o m e n a P r o c . XXXV A n n u al Sem inar, A p a tity, p p . 1 4 0 - 1 4 2 , 2 0 1 2 © Kola Science Centre, Russian Academy of Science, 2012 Polar Geophysical Institute 140