Автореферат (1149453), страница 3
Текст из файла (страница 3)
Нижний-Новгород). Прибор имеет диапазон измерений +/- 47,6 кВ/м с точностью +/-5 В/м.Временной отклик не более 0,085 с. Питание прибора: от сети переменного тока ≈ 220 В(двигатель подвижного электрода) и постоянного напряжения +/-12 В (электроника прибора).Для полевых исследований разработан, сконструирован и запущен в эксплуатациюпереносной малогабаритный электростатический флюксметр. Флюксметр прошел апробацию вполевых условиях во время экспедиции в Верхоянский район Якутии, летом 2009 г. С 2011 годаи по настоящее время прибор находится в работе на Спектрографе космических лучей ИКФИАСО РАН.
Прибор позволяет измерять напряженность электрического поля в диапазоне +/- 50кВ/м с точностью 1 В/м. Время отклика не более 0,062 с. Разработанный флюксметр выполнен валюминиевом пыле - влагозащищенном корпусе, имеет небольшие габариты и малый вес.Питание осуществляется от двух аккумуляторов либо от двухполярного источника питания +/12В. Ток потребления не более 150 мА. Опыт эксплуатации показал, что прибор сохраняетработоспособность при понижении температуры окружающего воздуха до –53°С.Далее приводится описание комплекса приборов Якутского спектрографа космическихлучей, на базе которого производились исследования вариаций вторичной компонентыкосмических лучей в грозовой атмосфере. В состав оборудования спектрографа входят:нейтронный монитор 24-NM-64, ионизационная камера АСК-1, мюонные телескопы,установленные на уровне земли и в шахте на глубине 7, 20, 40 метров водного эквивалента,экспериментальный стенд на счетчиках СНМ-15 для регистрации нейтронов с разрешением 10микросекунд.
Непосредственно на здании спектрографа установлен электростатическийфлюксметр и ультразвуковая метеостанция АСК –04 (производства ИМКЭС СО РАН). Вседанные регистрации в режиме реального времени передаются на сервер базы данных ИКФИАСО РАН, где они доступны для пользователей по адресу: http://www.ysn.ru/ipm. Якутскийнейтронный монитор входит в международную сеть нейтронных мониторов http://www.nmdb.euОсобое внимание во второй главе уделено описанию экспериментального стенда длярегистрации нейтронов, генерированных в грозовой атмосфере. Для исследования всплесков внейтронах во время ближних гроз и определения возможного влияния электромагнитных помехот молнии на регистрацию нейтронов, в 2013 г на базе Якутского спектрографа космическихлучей ИКФИА СО РАН был создан экспериментальный стенд, состоящий из двух стандартныхнейтронных счетчиков СНМ-15 (в свинце и без свинца), и комплекса из вертикальнойштыревой антенны с усилителем, регистрирующего электромагнитные сигналы ближнихмолний.
Запись сигналов с антенны и счетчиков осуществлялась через АЦП E-14-440 счастотой 100 кГц на канал посредством штатного ПО Lgraph2, поставляемого производителемАЦП. Таким образом, временное разрешение составило 10 мкс. В 2014 г. был добавлен третий,стандартный счетчик СНМ-15, у которого отсутствует рабочий газ. Счетчик использовался вкачестве контрольного. Схема включения третьего счетчика идентична схеме включения двухрабочих счетчиков, включая высокое напряжение, подаваемое на него.Основным отличием описываемого экспериментального стенда от других установок длярегистрации нейтронов во время молниевых разрядов является то, что аналоговые сигналыоцифровывались с помощью АЦП непосредственно со счетчиков СНМ-15, без примененияусилителей и формирователей.
Такое решение позволило наблюдать форму импульсов на аноде(нить) счетчика от единичных частиц и сигналы электромагнитных помех, наводимых отближних молний на кабели и элементы схемы счетчика. Так же решалась задача поопределению времени задержки прихода частиц относительно молниевого разряда. Схемавключения счетчиков в данном эксперименте представлена на рисунке 1.Приводится сравнение длительности импульсов в счетчиках от частиц в стандартномнейтронном мониторе 24-NM-64 и экспериментальном стенде. Показано, что схема включениясчетчиков СНМ-15 в экспериментальном стенде позволила уменьшить длительность импульса,что в свою очередь повысило быстродействие созданной установки.Рисунок 1. Схема включения счетчиков в экспериментальном стенде.
На рисункецифрами обозначены: 1 – счетчик СНМ-15 без газа (контрольный); 2 – счетчик СНМ-15 вполиэтилене; 3 – счетчик СНМ-15 в свинце и полиэтилене; 4 – вертикальная штыревая антенна;5 – усилитель; 6 – АЦП L-Card E14-440; 7 – персональный компьютер; 8 – полиэтилен; 9 –свинец; 10 – фильтр по высокому напряжению.Длительность импульса в схеме включения счетчиков нейтронного монитора 24-NM-64 (~1440мкс или 210 мкс на половине высоты импульса) значительно больше длительности импульсов вэкспериментальном стенде (~ 90 мкс или 28 мкс на половине высоты импульса).Время восстановления счетчика СНМ-15 после очередного импульса определяется, восновном, емкостью схемы включения, благодаря которой импульс может затягиваться до 1001500 мкс (собственное время восстановления счетчика 4-5 мкс.). Основная задача стандартногонейтронного монитора это регистрация нейтронов вторичных космических лучей, идлительность импульса более 100 мкс не является критичным значением, поскольку среднеевремя между фоновыми импульсами нейтронов космических лучей составляет 100-125 мс (8-10имп/с) на один счетчик, что на три порядка превосходит длительность самих импульсов.
Но какпоказали экспериментальные наблюдения на стенде в течение двух летних сезонов (2013, 2014гг.) в момент молниевых разрядов наблюдаются группы нейтронов по 15 и более шт.,укладывающиеся во временной промежуток 800-1500 мкс. Сделан вывод о сложностиобнаружения таких групп нейтронов, стандартным нейтронным монитором 24-NM-64 попричине большой длительности постоянной времени схемы включения детекторов посравнению с длительностью группы.Запись аналоговых сигналов с антенны и счетчиков производилась во время ближнихгроз в «синоптическом» режиме: оцифрованные данные непрерывно сохранялись на жесткийдиск компьютера.
Запуск регистрации осуществлялся в автоматическом режиме илидистанционно, посредством программы для удаленного управления. Рассмотрена формааналоговых сигналов в счетчике при прохождении частиц, которая существенно отличается отсигналов помех различного происхождения. Это дало возможность надежно различать ихвизуально или с помощью специально написанных программ.ВтретьейглавеРассмотреныособенностипространственныхраспределенийположительных грозовых разрядов на востоке Сибири (в Якутии), и свойства сигналов с КНЧизлучением, связываемых со спрайтами, полученные, в основном, с помощью разработанного вИКФИА СО РАН однопунктового грозопеленгатора-дальномера, который охватывает своиминаблюдениями всю территорию Якутии (область статистически обеспеченных наблюденийпредставляет собой круг с радиусом ~1200 км).
Для положительных грозовых разрядов,принимаемых в Якутске, проанализированы пространственные распределения на широтах φ =55˚-70˚N для летних сезонов за пятилетний период (2003-2007 гг.).Анализпространственногораспределениягрозовыхразрядовпоказывает,чтоположительные разряды отражают в целом общую картину грозовой активности на территорииЯкутии. Описаны две области повышенной частоты наблюдения положительных разрядов,соответствующие основным очагам отрицательных разрядов, которые располагаются на юге изападе от Якутска, однако по интенсивности в рассматриваемый пятилетний период онипреобладали только в 2005г.
Отмечено, что наряду с ними постоянно присутствуют и двадругих очага: северо-восточный (был наиболее интенсивен в 2003, 2004, 2006 гг.) и восточный(преобладал над остальными в 2003 и 2007 гг.) На рисунке 2 а, б представленыпространственные распределения интенсивности положительных разрядов (число разрядов за 1час, наблюдаемых на площади 1 км²) для июня и августа 2005 г. Для сравнения на нижнихпанелях рисунка 2 представлены соответствующие распределения для отрицательных разрядов.Положительные разряды в течение летнего сезона имеют разные пространственныераспределения, в то время, как отрицательные разряды в большей степени сохраняют картинураспределения.Рисунок 2.
Пространственное распределение положительных грозовых разрядов (а,б) иотрицательных разрядов (в,г) в июне (слева) и в августе (справа) 2005 г.Для определения интенсивности за единицу времени выбран часовой интервал, а заединицу площади – 1км². С середины и до конца сезона положительные разряды наблюдались втех же секторах, что и отрицательные. Но в июне положительные разряды даютприблизительно равновероятное по секторам распределение со слабым северо-восточнымочагом. В другие годы, в отличие от 2005 г., в августе распределения положительных разрядовсущественно отличаются от распределений отрицательных.
Таким образом, в начале и концесезона в распределениях положительных разрядов выделяются очаги, отсутствующие всоответствующихраспределенияхотрицательныхразрядов,либоявляющиесявторостепенными для отрицательных разрядов.Подтверждением могут служить нормированные распределения, представляющиепространственные распределения величины отношения числа положительных разрядов к числуотрицательных в каждой анализируемой ячейке (80 км на 10˚). На рисунке 3 представленытакие распределения для 2003 г. Если в июле – месяце наибольшей грозовой активности, доляположительных разрядов приблизительна одна и та же по всей территории Якутии, то в июне(рисунок 2 б) наиболее ярко выделяется восточный очаг положительных разрядов, а в августе –северные сектора (рисунок 2 г).Рисунок 3. Нормированные пространственные распределения отношения числаположительных грозовых разрядов к числу отрицательных разрядов для сезона 2003 г.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
