1.3. Прохождение космических лучей через вещество

В работе исследуется прохождение космических лучей через вещество - набор свинцовых пластин. Сам рассматриваемый процесс очень сложен, и для получения полной картины прохождения высокоэнергичных частиц через вещество необходим учет многих факторов, характеризующих не только частицу (масса, заряд, энергия и др.), но и вещество (плотность, атомный номер и др.).

Упрощая рассмотрение, мы предположим, что частица при прохождении через свинцовые пластины теряет часть своей энергии либо, потеряв всю энергию, останавливается. В эксперименте измеряется зависимость интенсивности космического излучения от толщины свинцовых пластин. С потерей энергии частицей уменьшается интенсивность вторичного космического излучения, которое ослабляется за счет сильно взаимодействующих частиц мягкой компоненты, практически полностью поглощаемой слоем вещества - свинцовыми пластинами. Это позволяет измерить отношение интенсивностей жесткой компоненты, имеющей большую проникающую способность (Iж), к суммарной интенсивности в отсутствии пластин:

I₀ = I_м + I_ж. (2)

Необходимо учитывать, что измерения проводятся в лаборатории, и

мягкая компонента излучения практически полностью поглощается перекрытиями, поэтому доля мягкой компоненты, дошедшей до пластин и способной в них поглотиться, мала по сравнению с полным потоком вторичного излучения, и реально мы оцениваем только верхнюю границу отношения I_м/I_ж.

Все измерения проводятся при вертикальном падении лучей, соответствующем максимуму интенсивности космического излучения.

2. Приборы и оборудование

Объект исследования представляет собой основание на котором расположено устройство – «Космический телескоп». Общий вид установки приведен на рис.1.

Рисунок 1 – Установка ФПК - 01: Индикатор; 2- Кнопка «Установка»; 3- Кнопка «-»; 4- Кнопка «+»; 5- Кнопка «СБРОС»; 6 - Кнопка «ПУСК»; 7 - Блоки счетчиков; 8- Свинцовые пластины; 9- Лимб с шкалой угла поворота.

“Космический телескоп” (КТ) состоит из нескольких рядов параллельно включенных счетчиков Гейгера - Мюллера. Он позволяет регистрировать только частицы, пролетевшие через все счетчики, что достигается с помощью схемы совпадений, посылающей в этом случае импульс напряжения на пересчетную схему. Телескоп КТ может поворачиваться вокруг оси крепления его к стойке на угол Θ =  90°, считываемый на круговом лимбе прибора. Установка способна регистрировать частицы, летящие в пределах изменения этого угла.

Направление регистрации частиц будет в исходном состоянии телескопа (угол наклона равен 0°) вертикальным. Изменяя с помощью поворотного механизма угол наклона телескопа к горизонту можно определить интенсивность (путем подсчета количества частиц за определенное время измерения) космического излучения под различными углами к горизонту. Шаг угла наклона составляет 15 градусов. Привод поворотного механизма расположен в передней части объекта исследования. Управление поворотным механизмом осуществляется с помощью ручки. Для отсчета углов поворота предусмотрена шкала, нанесенная на круговом лимбе.

Конструкция объекта исследования позволяет при вертикальном расположении телескопа вводить между группами счетчиков свинцовые пластины фильтра, которые позволяют производить энергетическую селекцию частиц. Частицы с более высокой энергией воздействуют на обе группы счетчиков, а остальные задерживаются фильтром. Таким образом, изменяя количество свинцовых пластин (и соответственно – толщину свинцового фильтра), помещенных между группами счетчиков, можно изменять чувствительность телескопа к частицам с различной энергией. Для ослабления экранирующего влияния помещения при работе с фильтром, предусмотрена возможность установки телескопа под небольшим наклоном под углом 15°. При этом объект исследования должен устанавливаться у окна, чтобы направление регистрации излучения не перекрывалось стеной.

Блок управления и индикации (БУИ) установки содержит:

• Таймер с максимальным временем измерения 999 с.

• Высоковольтный выпрямитель для питания счетчиков.

• Схему совпадений.

• Блок пересчета импульсов.

В БУИ имеются следующие кнопки управления:

- “Пуск”/ “Стоп” - прерывает измерения без установки в исходное состояние и для включения режима измерения при начале измерений или после остановки измерений.

- “Сброс” - обнуляет показания, предназначается для установки в исходное состояние перед началом измерения или прерывания измерения с установкой в исходное состояние.

- “Установка” – включает и выключает (путем повторного нажатия) режим установки времени измерения.

- кнопки « + » и « - » - предназначены для установки времени измерений. При этом при кратковременном нажатии происходит установка единиц секунд, а при длительном – установка десятков секунд, переключение диапазонов 99,9 и 999 происходит автоматически.

- индикатор – предназначен для индикации количества частиц при проведении измерения и времени измерения, а также режимов работы. На табло измерительного блока индикатор “количество частиц” показывает число зарегистрированных частиц, а “секунды” - показывает длительность интервала счета.

На задней панели устройства расположена кнопка СЕТЬ.