Диссертация (1149454), страница 26
Текст из файла (страница 26)
Такую как:максимальные значения кратности генерации нейтронов в экспериментальной установке вотсутствии ближних гроз, частоту появления групп частиц с различным показателем кратности,их амплитуды и временные распределения между группами импульсов. Хорошо известно [255,257], что значение кратности возрастает с увеличением энергии частицы попавшей в детектор.Знание энергии частиц, попавших в детектор во время ближних молниевых разрядов, даетинформацию о возможном механизме, ответственном за генерацию частиц.166Рисунок 5.20. Точки ударов молний в событии 11.06.2011, до которых удалось определитьрасстояние (5,6,7), а так же районы ударов молний (1,2,3,4), расстояние до которых неопределено (известен только азимут).
Желтой линией показан край пойменной речной террасы.Использованы фотографии http://gallery.ykt.ru/photo/view/832534?qf=5154713.167Рисунок 5.21. Схематичный разрез рельефа местности в окрестности Якутского спектрографакосмических лучей и возможное распространение нейтронов от молнии в событии 11.06.2011.Рассмотрим пример такого статистического анализа. На рисунке 5.22 показаны вариацииэлектрического поля во время грозы 19.07.2013, в которой наблюдалась группа из 14 нейтроновпосле молниевого разряда (рисунок 5.15).На графике отмечены интервалы времени, в которых проводилась синхроннаярегистрациясигналовсразрешением10микросекундсосчетчиковСНМ-15наэкспериментальном стенде.
Всего было записано 6 файлов длительностью 15 минут каждый.Так как первые файлы записи (#001-#004) попадают на активный период грозы, они неподходят для выяснения статистического распределения импульсов со счетчиков из-завозможных ложных сигналов от наведенных помех. Поэтому для анализа был выбранпоследний файл #006, время записи 15:54-16:09 UT.Рисунок 5.22.
Вариации электрического поля во время грозы 19.06.2013 г., и интервалывремени в которых проводилась синхронная регистрация сигналов.168В выбранном интервале не наблюдались ближние разряды молний и сильные вариации поля.Были проанализированы записи с двух каналов: счетчик без свинца и счетчик в свинце. Данныеобрабатывались программой, написанной специально под данную задачу. Были вычисленыследующие параметры: количество импульсов (суммарно за 15 минут и минутные значения),время каждого импульса относительно начала файла в микросекундах, амплитуда каждогоимпульса в кодах АЦП, интервалы между импульсами в микросекундах.На рисунке 5.23 (верхний график) представлено распределение амплитуды импульсов отинтервала времени между импульсами для счетчика СНМ-15 в свинце.
Количество импульсовза анализируемый промежуток времени (15 мин) составило N=7115. Ось Х дана влогарифмическом масштабе. Хорошо видно, что точки группируются, в основном, в двухвременных областях на интервалах 50-1000 мкс и 10 мс - 1с. По-видимому, первую область (501000 мкс) можно связать с нейтронами, которые размножились в свинце и регистрируютсягруппами.В счетчике без свинца распределение амплитуды от интервала между импульсами имеетиной характер (рисунок 5.23 (нижний график)). Всего в счетчике отмечено N=1394 импульса за15 мин. Ось Х дана в логарифмическом масштабе.
Импульсов существенно меньше чем всчетчике с свинцом. Разделение импульсов по областям не наблюдается. Точки в основномсосредоточены в диапазоне 10 мс – 3 с. Попадание некоторых импульсов в интервал меньше100 мкс можно объяснить простой вероятностью. Доля импульсов в интервале 10-100 мкс оченьмала. Следует отметить, что с увеличением межимпульсного интервала наблюдаетсявозрастание амплитуды импульсов.Отбор групп с разной кратностью генерации нейтронов осуществлялся по следующемукритерию.
Интервал между импульсами в группе задавался не более 1 мс. Интервал междугруппой и ближайшим импульсом - не менее 10 мс. Данный критерий был выбран на основаниианализа распределения интервалов между импульсами, представленными на рисунке 5.23(верхний график), где хорошо наблюдаются две области, одна из которых (10 мс – 1 с)относится к процессам кратности генерации частиц в свинце детектора экспериментальногостенда.Количество групп импульсов с различной кратностью генерации показано в таблице 5.1.Для кратности М=2 наблюдается наибольшее количество групп – 487, наименьшее количествогрупп соответствует кратности М=7, наблюдалась всего одна группа. Группы с кратностьюгенерации больше М=7 за указанный интервал анализа не наблюдались вообще.169Рисунок 5.23.
Распределение амплитуды импульсов в зависимости от интервала временимежду импульсами в микросекундах. Счетчик СНМ-15 в свинце (верхний график), счетчикСНМ-15 без свинца (нижний график).Встречаемость групп по количеству нейтронов, регистрируемых в счетчике в свинце,представлена на рисунке 5.24 и может быть описана экспоненциальной зависимостьюN=1772,5exp(-x/0.63899) с коэффициентом детерминации (достоверности) R2=0,99958. Такимобразом, вероятность появления групп из 14 импульсов за рассматриваемый период вописываемом экспериментальном стенде составляет 1,131*10-7 %, что практически исключаетслучайное совпадение.Еще одной важной статистической характеристикой является распределение временимежду импульсами в группе. Примеры распределения интервалов между импульсами в группеот кратности генерации от 2 до 7 в отсутствии грозы (файл #006 дата 19.07.2013) и в событияхгрозы 19.07.2013 и 22.07.2013 показаны на рисунке 5.25, и в таблице 5.2.170Таблица 5.1.
Встречаемость групп импульсов и их количество от кратности генерации.Кратность генерации, МКоличество групп, шт.Встречаемость групп, %248777,54739915,7644264,140591,433660,955710,159Всего:628100Рисунок 5.24. Встречаемость групп по количеству нейтронов, регистрируемых в группе.По оси абсцисс отложен номер интервала между импульсами в группе. Например, длякратности М=2 существует только один интервал между двумя импульсами, поэтому награфике ему соответствует одна точка.
Для кратности генерации M=3 существует два интервалаи т.д. для остальных кратностей. Анализ показывает, что наблюдается уменьшение первыхинтервалов между импульсами при увеличении количества импульсов в группе от М=2 до М=5с 314 мкс до 98 мкс. Для кратности М>5, распределение первых интервалов между импульсамине смещается на более короткие интервалы, что говорит, вероятно, о том, что существует некийминимальный интервал между импульсами группы нейтронов для данного детектора. Этоотражает тот факт, что нейтроны, рожденные одной энергичной частицей в теле детектора,некоторое время «блуждают» в нем, прежде чем попадут в счетчик и будут зарегистрированы.171Время «блуждания» частицы в счетчике определяется его конструкцией и энергией частицы.Какая то доля частиц выйдет за пределы детектора и не будет обнаружена.Рисунок 5.25.
Распределение интервала времени между импульсами в группе, в зависимости откратности генерации нейтронов (М=2,3,4,5,6,7), в отсутствие грозы и во время событий19.07.2014 и 22.07.2014.Совершенно иной ход интервалов между импульсами имеют группы импульсов,наблюдаемые в событии 19.07.2013 и 22.07.2013. Длительность первых интервалов составляет10-40 мкс, что существенно короче по сравнению с группами M=2-7. Можно предположить,что, вероятно, наблюдаемые группы есть следствие попадания в вещество детекторанескольких энергичных частиц в крайне малый промежуток времени, не характерный для«фоновой» кратности генерации.
Такое нетипичное распределение интервалов междуимпульсами для событий 19.07.2013 и 22.07.2013 свидетельствует о том, что наблюдаемыегруппы импульсов в детекторе во время грозы имеют не случайный характер и с большой долейвероятности не являются «фоновыми».172Таблица 5.2. Статистические характеристики интервалов времени между импульсами в группахнейтронов с различной кратностью генерации.КратностьПараметргенерации,Номер интервала между импульсами123456М234567Среднее, мкс314,573Максимальное, мкс990,064Минимальное, мкс40,0183Медиана, мкс249,725Среднее, мкс216,274 345,802Максимальное, мкс989,511 999,79Минимальное, мкс40,0269 49,9744Медиана, мкс140,105 260,023Среднее, мкс174,091 225,188 377,43Максимальное, мкс439,676 629,638 803,441Минимальное, мкс40,1864 40,0687 49,7403Медиана, мкс125,05Среднее, мкс98,8152 88,115Максимальное, мкс300,136 200,091 505,375 979,596Минимальное, мкс40,5336 40,2171 43,4515 51,6244Медиана, мкс67,5063 67,5359 129,981 94,1008Среднее, мкс130,99Максимальное, мкс229,247 137,431 441,175 798,169 779,876Минимальное, мкс70,0634 69,4751 48,221Медиана, мкс124,929 107,733 103,317 305,074 263,541Среднее, мкс50,2291 99,9343 132,22220,293 269,877 160,049Максимальное, мкс------Минимальное, мкс------Медиана, мкс------170,055 348,785155,401 305,924103,506 178,39325,252 320,11470,0684 121,6771735.5 ВыводыУстановлено, что во время длительных повышений напряженности атмосферногоэлектрического поля относительно уровня ясной погоды наблюдается значимое уменьшениескорости счета нейтронного монитора в среднем на 0,5%.
Эффект наблюдает и индивидуальново всех событиях, при которых регистрировалось прохождение электрически заряженныхоблаков. Эффект также отмечается одновременно и в мюонной компоненте КЛ на уровне земли(МТ0) величиной около 0,3%. Для более высокоэнергичных мюонов (МТ7, МТ20, МТ40)подобный эффект не обнаружен.
Сделан вывод, что для объяснения наблюдаемых эффектов вскорости счета нейтронного монитора необходимо учитывать дополнительное поглощениенейтронов влагой, содержащейся в грозовых облаках.Анализ экспериментальных данных за 2009-2014 гг., показал, что возрастание темпасчета в нейтронном мониторе 24-NM-64 во время ближних гроз имеет не случайный характер, исвязан с молниевыми разрядами в окрестности нейтронного монитора. В некоторых, особенноярких, событиях темп счета в нейтронном мониторе возрастал на 10-21% (1280-2688 импульсовв минуту) над фоновым уровнем в данных минутным разрешением.Зарегистрированыкратковременныевсплескивскоростисчетастандартногонейтронного монитора 24-NM-64 во время ближних (5-7 км) молниевых разрядов на уровнеморя (105 м).Установлено, что все всплески в скорости счета нейтронного монитора наблюдаются вовремягроз,имеющихследующийтипэлектрическойструктуры:грозовоеоблакоположительной полярности с компактным положительным зарядом в основании, в основном вовторой половине грозы.Обнаружено, что восходящие молнии, от земли к облаку (положительные разряды), неоказывают существенного влияния на скорость счета стандартного нейтронного монитора.Создан экспериментальный стенд для синхронной регистрации сигналов с трехстандартных нейтронных счетчиков СНМ-15 (в свинце, без свинца, без свинца нерабочий), ивертикальной штыревой антенны во время ближних гроз с разрешением данных 10микросекунд.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
