Вестник Кольского научного центра РАН. 2010, №2.

УДК 551.521.64 ВАРИАЦИИ ЕСТЕСТВЕННОГО ГАММА-ФОНА ВО ВРЕМЯ ВЫПАДЕНИЯ АТМОСФЕРНЫХ ОСАДКОВ Б.Б. Гвоздевский, Ю.В. Балабин, А.В. Германенко, Э.В. Вашенюк, Л.И. Щур Полярный геофизический институт КНЦ РАН Аннотация Исследуются возрастания интенсивности гамма (рентгеновского) излучения в приземном слое атмосферы во время осадков в Апатитах и на Шпицбергене. Обнаружена явная связь между возрастаниями и дождевой (снеговой) облачностью. Получены энергетические спектры гамма-излучения в хорошую погоду и при выпадении осадков. В них отсутствуют спектральные линии, характерные для атмосферных радионуклидов. Проведенное исследование позволяет считать основной причиной возрастания гамма- излучения во время осадков тормозное рентгеновское излучение энергичных электронов, ускоренных электрическими полями внутри дождевых (снеговых) облаков. Детально рассмотрен возможный механизм генерации рентгеновских квантов во время осадков. Ключевые слова: гамма-кванты, генерация, осадки, тормозное излучение, радиоактивность. Введение Существование избыточного излучения, связанного с грозовой активностью является известным фактом [1-3]. Было показано, что основной причиной возникновения избыточного излучения во время гроз являются частицы, ускоренные сильными электрическими полями внутри грозового облака [2-3]. В организованном нами мониторинге низкоэнергичного гамма (рентгеновского) фона на уровне земли также регистрировались возрастания, как правило, связанные с атмосферными осадками. Следует отметить, что в субарктическом (Апатиты) и арктическом (арх. Шпицберген) регионах, где проводились наблюдения, грозы наблюдаются редко. Тем не менее, в качестве причины возрастаний, связанных с осадками, мы предполагаем электрическое поле облаков (пусть не такое сильное, как в грозовых облаках), которое ускоряет электроны и создает тормозное рентгеновское излучение, проникающее до уровня земли. В данной работе также показано, что наблюдаемые возрастания гамма-фона не связаны с какими-либо антропогенными либо природными радионуклидами, а являются следствием изменения условий взаимодействия космического излучения с атмосферой. Описание установки Для мониторинга гамма (рентгеновского) фона у поверхности земли нами использовался сцинтилляционный спектрометр на основе кристалла NaI(Tl), диаметром 6 см и толщиной 2 см (рис.1). Прибор ранее был разработан и применялся для измерений аврорального рентгеновского излучения на аэростатах в стратосфере [4]. Сигнал после ФЭУ и усилителя поступает на дискриминатор с пороговыми уровнями, соответствующими энергиям фотонов >20 и >100 кэВ. Выходы дискриминаторов через интерфейсный модуль поступают в компьютер через специальную программируемую плату расширения AD LINK 8554. Регистрация в интегральных каналах позволяет получать непрерывную оценку интегрального спектра гамма (рентгеновского ) излучения. Питание ФЭУ и усилителя для него производится при помощи специальной схемы преобразователя напряжения с широтно-импульсной модуляцией, обеспечивающей хорошую стабильность питающего высокого напряжения ФЭУ. Приняты меры к температурной стабилизации внутри приборного контейнера, который выполнен из алюминия и герметично закрыт. Импульс с выхода ФЭУ поступает на усилитель. Параметры входной цепи усилителя были подобраны таким образом, чтобы на каждый 1 КэВ на ФЭУ приходилось 1 мВ на входе усилителя. Коэффициент усиления был выбран равным 10. Таким образом, фотон с энергией 100 КэВ вызывает на выходе усилителя импульс с амплитудой 1 В. Имеющиеся спектрометры, были проверены и откалиброваны с помощью источника гамма-излучения Am241, имеющего слабую линию 27 кэВ и 104