Что такое findslide.org?

FindSlide.org - это сайт презентаций, докладов, шаблонов в формате PowerPoint.


Для правообладателей

Обратная связь

Email: Нажмите что бы посмотреть 

Яндекс.Метрика

Презентация на тему Космические лучи

Содержание

ИнициаторыЯнсон Эдуард Евгеньевич (МИФИ) тел 8 916 985 2701 mail yanson-edu@yandex.ruБогданов Алексей Георгиевич (МИФИ) тел mail alekb@rambler.ru
Регистрация космических лучей на поверхности Земли. Изучение широких атмосферных ливнейШкольный проектЧасть 1 ИнициаторыЯнсон Эдуард Евгеньевич (МИФИ)		тел 8 916 985 2701		mail yanson-edu@yandex.ruБогданов Алексей Георгиевич (МИФИ)		тел 		mail alekb@rambler.ru Космические лучи	Космические лучи – обычные элементарные частицы и ядра атомов, образовавшиеся и Широкие атмосферные ливниВ результате взаимодействия с ядрами атомов атмосферы первичные космические лучи Подобные проектыСейчас во многих странах быстро развиваются сети детекторов для регистрации частиц North American Large area Time coincidence Arrays http://csr.phys.ualberta.ca/nalta/ CHICOS –  California SEASA - Stockholm Educational Air Shower Array http://www.particle.kth.se/SEASA/Детекторы космических лучей на крыше Berkeley Lab Cosmic Ray Detector$1500-2700 Российские проекты?Научно-образовательнй космический проект Московского государственного университета им. М. В. Ломоносова “МГУ-250” Сцинтилляционный детектор для регистрации широких атмосферных ливнейШкольный проектЧасть 2 Принцип работы сцинтилляционного детектораЧастица космического излучения (мюон или электрон), попадая в сцинтиллятор, Схема сцинтилляционной сборки детектора8 секторов из сцинтилляционного пластика8 зафиксированных между секторами переизлучателейФотоэлектронный Сцинтилляционная сборка Сцинтилляционная сборкаЦетральная частьЦентральное расположение ФЭУ позволяет получить достойные характеристики детектора. Переизлучатели Ливневой детекторСцинтилляционная сборка 1 кв.м.Толщина пластика 20 мм. Используются световоды-переизлучатели. Электроника детектора Схема светосбораShifter turns light anddirects it exactlyto photocathode PMT = 30 mm Система температурной стабилизацииСистема термостабилизации обеспечивает постоянную температуру внутри детектора вне зависимости от Термоизоляционный бокс Жесткий пенопластТолщина стенок  ~ 7 см Термобокс в сборе  Здесь холодный воздух нагревается и прокачивается обратно в Термостабилизация в действии. 14155 - 7 minТемпература в детекторе и температура на улице Электроника детектора Собственная электроника детектора обеспечивает:Регистрацию частиц космического излучения;Мониторинг температуры в детекторе;Калибровку Электроника детектора Детектор на улицеВнешний корпус – 0.7 мм оцинковкаКоммуникационный кабельДетектор может работать на Методика регистрации ШАЛСтандартная методика регистрации Широких Атмосферных Ливней (ШАЛ) предполагает систему ливневых Школьный проект. Вариант 1Школа имеет полный доступ к установке и настройкам детекторов Школьный проект. Вариант 2Ливневая установка расположена в школе. Можно выполнять исследовательские работы. КоммуникацииЭлектроника детектораЦентральная часть электроники Кабель, соединяющийДетектор и центральныйкомпьютерQDCTDCLEDHVThresh220 VЦентральныйкомпьютерСхемасовпаденийОбычнаярозеткаВитая пара (CAN)подтверждениезапрос Центральная часть электроники ливневой установкиОдна такая стойка позволяет обслуживать до 48 детекторов.Схема совпадений FreeDOSЦентральный компьютер. WinXP Данные с детектора (калибровка) 	Как одно из заданий для школьников. Спектр сигналов Школьный проект Часть 3 ЗАКЛЮЧЕНИЕЧто (собственно) предлагается для реализации (и в процессе Где размещать?1. Установка вариант 1 (от 500 тыс руб в год)	Детекторы нааходятся Учебный процесс3. План занятийЛекции по физике космических лучей (частиц) (3 – 10 Интерес4. Источники финансированияНадо писать заявки в различные фонды или организации. Это могут Участники7. Исполнители (инициаторы)Янсон Э.Е. (МИФИ)Богданов А.Г. (МИФИ)8. СоисполнителиДругие сотрудники МИФИИФВЭ (Институт Физики
Слайды презентации

Слайд 2 Инициаторы
Янсон Эдуард Евгеньевич (МИФИ)
тел 8 916 985 2701
mail

ИнициаторыЯнсон Эдуард Евгеньевич (МИФИ)		тел 8 916 985 2701		mail yanson-edu@yandex.ruБогданов Алексей Георгиевич (МИФИ)		тел 		mail alekb@rambler.ru

yanson-edu@yandex.ru
Богданов Алексей Георгиевич (МИФИ)
тел
mail alekb@rambler.ru



Слайд 3 Космические лучи
Космические лучи – обычные элементарные частицы и

Космические лучи	Космические лучи – обычные элементарные частицы и ядра атомов, образовавшиеся

ядра атомов, образовавшиеся и ускоренные до высоких энергий в

глубинах Вселенной.
Космические лучи были открыты в 1912 г. австрийским физиком Виктором Гессом. С тех пор было сделано много открытий, связанных с космическим излучением, но остаётся ещё и немало загадок.
Физика космических лучей изучает:
процессы, приводящие к возникновению и ускорению космических лучей;
частицы космических лучей, их природу и свойства;
явления, вызванные частицами космических лучей в космическом пространстве, атмосфере Земли и планет.

Слайд 5 Широкие атмосферные ливни
В результате взаимодействия с ядрами атомов

Широкие атмосферные ливниВ результате взаимодействия с ядрами атомов атмосферы первичные космические

атмосферы первичные космические лучи (в основном протоны) создают большое

число вторичных частиц – пионов, протонов, нейтронов, мюонов, электронов, позитронов и фотонов. Эти частицы распадаются или, в свою очередь, взаимодействуют, образуя другие частицы. Таким образом возникает каскад из большого числа вторичных частиц, который называется широким атмосферным ливнем. Ливни частиц были открыты в 1938 г. французским физиком Пьером Оже
Существуют достаточно простые “виртуальные” и экспериментальные инструменты для изучения частиц космических лучей.

Слайд 8 Подобные проекты
Сейчас во многих странах быстро развиваются сети

Подобные проектыСейчас во многих странах быстро развиваются сети детекторов для регистрации

детекторов для регистрации частиц космических лучей с привлечением школьников

и учителей.

Слайд 9 North American Large area Time coincidence Arrays http://csr.phys.ualberta.ca/nalta/
CHICOS –

North American Large area Time coincidence Arrays http://csr.phys.ualberta.ca/nalta/ CHICOS – California

California High school Cosmic ray ObServatory. Детекторы космических лучей

около Chaminade Middle School.


Коллаборация групп экспериментаторов из Канады и США, занимающихся исследованиями в области физики космических лучей высоких энергий


Слайд 10 SEASA - Stockholm Educational Air Shower Array http://www.particle.kth.se/SEASA/

Детекторы космических

SEASA - Stockholm Educational Air Shower Array http://www.particle.kth.se/SEASA/Детекторы космических лучей на

лучей на крыше AlbaNova University Centre, Швеция, Стокгольм
Сцинтилляционные

детекторы HiSPARC, Нидерланды http://www.hisparc.nl/

Слайд 11 Berkeley Lab Cosmic Ray Detector
$1500-2700

Berkeley Lab Cosmic Ray Detector$1500-2700

Слайд 12 Российские проекты?
Научно-образовательнй космический проект Московского государственного университета им.

Российские проекты?Научно-образовательнй космический проект Московского государственного университета им. М. В. Ломоносова

М. В. Ломоносова “МГУ-250” приурочен к его 250-летию. Его

основная задача – научная и образовательная деятельность на основе экспериментальных данных с малых космических аппаратов (http://cosmos.msu.ru/)
интернет-проект “Ливни знаний” ОИЯИ, Дубна http://livni.jinr.ru/index.php

Слайд 13 Сцинтилляционный детектор для регистрации широких атмосферных ливней
Школьный проект
Часть 2

Сцинтилляционный детектор для регистрации широких атмосферных ливнейШкольный проектЧасть 2

Слайд 14 Принцип работы сцинтилляционного детектора


Частица космического излучения (мюон или

Принцип работы сцинтилляционного детектораЧастица космического излучения (мюон или электрон), попадая в

электрон), попадая в сцинтиллятор, возбуждает атомы вещ-ва. Данное возбуждение

сбрасывается путем испускания фотона. Сцинтилляционные фотоны дошедшие до переизлучателя инициируют испускание переизлученных фотонов, которые , распространяясь по переизлучателю, достигают окна светочуствительного элемента – ФЭУ.





ФЭУ

сцинтиллятор

переизлучатель







ФЭУ – фотоэлектронный умножитель. Это прибор для регистрации фотонов. Если на входное окно попадает фотон (лучше сотня фотонов), то на выходе появляется электрический импульс.


Слайд 15 Схема сцинтилляционной сборки детектора

8 секторов из сцинтилляционного пластика
8

Схема сцинтилляционной сборки детектора8 секторов из сцинтилляционного пластика8 зафиксированных между секторами

зафиксированных между секторами переизлучателей
Фотоэлектронный умножитель (ФЭУ) располагается в центре

сборки

ФЭУ


Слайд 16 Сцинтилляционная сборка

Сцинтилляционная сборка

Слайд 17 Сцинтилляционная сборка
Цетральная часть
Центральное расположение ФЭУ позволяет получить достойные

Сцинтилляционная сборкаЦетральная частьЦентральное расположение ФЭУ позволяет получить достойные характеристики детектора.

характеристики детектора.


Слайд 18 Переизлучатели

Переизлучатели

Слайд 19 Ливневой детектор
Сцинтилляционная сборка 1 кв.м.
Толщина пластика 20 мм.

Ливневой детекторСцинтилляционная сборка 1 кв.м.Толщина пластика 20 мм. Используются световоды-переизлучатели. Электроника


Используются световоды-переизлучатели.
Электроника детектора состоит :
блок связи с

центральной машиной;
преобразователя заряд → цифра;
преобразователя время → цифра.
Система термостабилизации.
Вес детектора ~ 70 кг. Может располагаться на земле или на крыше здания.

Слайд 20 Схема светосбора
Shifter turns light and
directs it exactly
to photocathode

Схема светосбораShifter turns light anddirects it exactlyto photocathode PMT = 30 mm


PMT = 30 mm


Слайд 21 Система температурной стабилизации
Система термостабилизации обеспечивает постоянную температуру внутри

Система температурной стабилизацииСистема термостабилизации обеспечивает постоянную температуру внутри детектора вне зависимости

детектора вне зависимости от времени года или перепадов температуры

день - ночь. Т.е. температурный фактор не влияет на точность измерений детектора (амплитуда сигнала, момент срабатывания). Система термостабилизации состоит из:
Термоизоляционный бокс из пенопласта.
Два термодатчика.
Управляемый нагреватель.

Слайд 22 Термоизоляционный бокс
Жесткий пенопласт
Толщина стенок ~ 7 см

Термоизоляционный бокс Жесткий пенопластТолщина стенок ~ 7 см

Слайд 23 Термобокс в сборе
Здесь холодный воздух нагревается

Термобокс в сборе Здесь холодный воздух нагревается и прокачивается обратно в

и прокачивается обратно в детектор
Термотрубка для холодного воздуха
Термотрубка для

горячего воздуха

Слайд 24 Термостабилизация в действии.

14
15
5 - 7 min
Температура в

Термостабилизация в действии. 14155 - 7 minТемпература в детекторе и температура на улице

детекторе и температура на улице


Слайд 25 Электроника детектора
Собственная электроника детектора обеспечивает:
Регистрацию частиц космического

Электроника детектора Собственная электроника детектора обеспечивает:Регистрацию частиц космического излучения;Мониторинг температуры в

излучения;
Мониторинг температуры в детекторе;
Калибровку измерительной части.
Электроника детектора состоит

из блоков:
Контроллер (microcontroller 8051);
Преобразователь заряд → цифра (12-bit QDC);
Преобразователь время → цифра (12-bit TDC);
Термодатчик;
Система калибровки;
Высоковольтный преобразователь (для ФЭУ);
Триггер первого уровня;
Коммуникационная система (CAN-open стандарт).

Слайд 26 Электроника детектора

Электроника детектора

Слайд 27 Детектор на улице
Внешний корпус – 0.7 мм оцинковка

Коммуникационный

Детектор на улицеВнешний корпус – 0.7 мм оцинковкаКоммуникационный кабельДетектор может работать

кабель
Детектор может работать на расстоянии до 1 км от

центрального компьютера

Слайд 28 Методика регистрации ШАЛ


Стандартная методика регистрации Широких Атмосферных Ливней

Методика регистрации ШАЛСтандартная методика регистрации Широких Атмосферных Ливней (ШАЛ) предполагает систему

(ШАЛ) предполагает систему ливневых детекторов включенных в схему совпадений,

т.е. одновременно сработавшие детекторы свидетельствуют о наличии ШАЛ.









Слайд 29 Школьный проект. Вариант 1
Школа имеет полный доступ к

Школьный проект. Вариант 1Школа имеет полный доступ к установке и настройкам

установке и настройкам детекторов через Интернет. На мониторах учеников

отображается такая же информация, что и на центральной машине ливневой установи. Можно выполнять исследовательские работы.








Ливневая установка расположена в институте (например в МИФИ)






Интернет



Слайд 30
Школьный проект. Вариант 2
Ливневая установка расположена в школе.

Школьный проект. Вариант 2Ливневая установка расположена в школе. Можно выполнять исследовательские

Можно выполнять исследовательские работы.







Инженеры проекта имеют полный контроль

над установкой.






Интернет

При необходимости, выезжают на ремонт или обслуживание установки

МИФИ


Слайд 31 Коммуникации
Электроника детектора
Центральная часть электроники
Кабель, соединяющий
Детектор и центральный
компьютер
QDC
TDC
LED
HV
Thresh











































220

КоммуникацииЭлектроника детектораЦентральная часть электроники Кабель, соединяющийДетектор и центральныйкомпьютерQDCTDCLEDHVThresh220 VЦентральныйкомпьютерСхемасовпаденийОбычнаярозеткаВитая пара (CAN)подтверждениезапрос


V

Центральный
компьютер
Схема
совпадений
Обычная
розетка
Витая пара
(
CAN
)
подтверждение
запрос






Слайд 32 Центральная часть электроники ливневой установки
Одна такая стойка позволяет

Центральная часть электроники ливневой установкиОдна такая стойка позволяет обслуживать до 48 детекторов.Схема совпадений FreeDOSЦентральный компьютер. WinXP

обслуживать до 48 детекторов.
Схема совпадений FreeDOS
Центральный компьютер. WinXP


Слайд 33 Данные с детектора (калибровка)


Как одно из заданий

Данные с детектора (калибровка) 	Как одно из заданий для школьников. Спектр

для школьников. Спектр сигналов с детектора при регистрации одиночных

мюонов космических лучей

Слайд 34 Школьный проект Часть 3 ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Что (собственно) предлагается для реализации (и

Школьный проект Часть 3 ЗАКЛЮЧЕНИЕЧто (собственно) предлагается для реализации (и в

в процессе реализации) школьного проекта по изучению широких атмосферных

ливней

Слайд 35 Где размещать?
1. Установка вариант 1 (от 500 тыс

Где размещать?1. Установка вариант 1 (от 500 тыс руб в год)	Детекторы

руб в год)
Детекторы нааходятся в МИФИ (или др точке).

Вся исследовательская (школьниками) работа осуществляется через Интернет. Ученики получают доступ к настройкам детекторов установки, к файлам выходных данных и данным мониторинга.
2. Установка вариант 2 (минимум 2 млн рублей)
Детекторы в ДАННОЙ школе; школьники могут получить полный доступ к настройкам ливневой установки, но при этом установка контролируется (через интернет) инженерами проекта. Размещение детекторов проводится по согласованию со школьной администрацией, пожарной охраной и прочими службами. Возможные варианты размещения:
На крыше школы;
На территории;
В помещении.

Слайд 36 Учебный процесс
3. План занятий
Лекции по физике космических лучей

Учебный процесс3. План занятийЛекции по физике космических лучей (частиц) (3 –

(частиц) (3 – 10 часов за учебный год) (проводят

инженеры проекта);
Лекции об устройстве детектора (упрощенная модель) (3 – 10 часов за учебный год) (проводят инженеры проекта);
Лабораторные работы (ученики + инженеры проекта)
Самостоятельные работы (ученики) (рефераты, доклады …..)
Практическая работа (например: домики для детекторов)

Слайд 37 Интерес
4. Источники финансирования
Надо писать заявки в различные фонды

Интерес4. Источники финансированияНадо писать заявки в различные фонды или организации. Это

или организации. Это могут быть только по направлению ”ОБРАЗОВАНИЕ”

или совместные. Техническую часть заявки пишут инженеры проекта, а остальные главы пишутся совместно.
5. Прибыли школы
Приобретение школьниками новых знаний и умений
Повышение квалификации учителей
Дополнительный источник финансирования школы
Авторитет школы
Отчетный материал
Участие в конференциях
Поскольку подобные проекты существуют только за границей и эти зарубежные коллективы готовы к сотрудничеству – можно наладить контакты (обмен информацией, опытом). Возможен прием иностранных школьников здесь, и поездки наших школьников и учителей за границу.
6. Прибыли исполнителей (инженеров-физиков)
Данный проект рассматривается как пилотный и , в случае его успешного проведения, предполагается глобальное расширение детекторной базы, что позволит получить интересные научные результаты.
Дополнительный источник финансирования

  • Имя файла: kosmicheskie-luchi.pptx
  • Количество просмотров: 198
  • Количество скачиваний: 0