Морские информационно-управляющие системы Сентябрь 2014, № 5 | Page 22

и  постоянный уровень счета, определяемый естествен‑
ной радиоактивностью океана (рис.  12). Эксперимен‑
тально определенная величина этого уровня составила
200–300 фотонов/см2 • сек из телесного угла 2π в диапа‑
зоне длин волн 350–650 нм [1].
Глубоководным установкам для регистрации космиче‑
ских лучей, создаваемым в Средиземном море, необходи‑
мо было экспериментально «определиться» в отношении
к световому фону океана:
• насколько биолюминесцентные вспышки могут по‑
мешать регистрации космических лучей;
• может ли постоянный уровень светового фона быть
использован для калибровки и  проверки работо‑
способности фотоумножителей при длительной эк‑
сплуатации детекторов;
• действительно  ли этот уровень фона определяется
только черенковским излучением от  распада есте‑
ственных радиоактивных изотопов.
В ряде работ были выполнены расчеты потоков черен‑
ковских фотонов от распада 40 К, так как этот изотоп яв‑
ляется основным источником радиоактивности морской
воды [3]. Полученные теоретические оценки оказались
несколько ниже экспериментальных, что не  позволило
«закрыть» вопрос о том, чем обусловлен постоянный уро‑
вень счета фотоумножителей глубоководных установок.
Для получения более точных оценок был применен ме‑
тод компьютерного моделирования, известный как метод
Монте-Карло [5], в котором случайное движение частицы
(электрона) рассматривается как некоторая траектория,
а  состояние частицы в  каждой узловой точке разыгры‑
вается с помощью случайных чисел из соответствующих
распределений. Оценка выхода черенковских фотонов
для первичных электронов оценивается по  известной
формуле
(1)

где N – число испущенных черенковских фотонов в ин‑
тервале длин волн λ1÷λ2 на пути ∆t;
α – постоянная тонкой структуры (α =1/137);
n – средний показатель преломления среды;
β=v/c – скорость заряженной частицы в единицах ско‑
рости света в вакууме.
В отличие от ранее выполнявшихся расчетов в этой ра‑
боте были учтены многократное рассеяние электронов
и вторичные электроны, рожденные при взаимодействии
гамма-квантов с веществом.
Особенность взаимодействия электронов с веществом
состоит в  том, что они, как правило, теряют свою энер‑
гию малыми порциями. В  результате, электроны на  от‑
резке пути, равном своему полному пробегу, испытывают
20

Морские информационно-управляющие системы, 2014/ No. 2 (5)

1 фотон . см-2 . сек-1
2
1

6
8

3
4

7

5

9
К40
0

2

4

Н, км

Рис. 12. Глубинные зависимости средней интенсивности фоновых световых потоков и собственного светового фона океана:
1 – тропическая часть Тихого океана;
2 – Японское море;
3 и 4 – район Гавайских островов [5];
5 – Атлантический океан;
6 – экстраполяция данных к х = 0;
7 и 8 – Тихий океан и Японское море соответственно;
9 – донная постановка аппаратуры
огромное число соударений. Для решения этой задачи
нами использовался неаналоговый метод моделиро‑
вания, известный под названием метод укрупненных
столкновений [7]. В  этом методе траектория электрона
строится из набора элементарных отрезков, выбираемых
таким образом, чтобы на  каждом из  них происходило
большое число соударений (как правило, более 20). При
этом предполагается, что внутри выбранного отрезка
электрон не  меняет своего состояния в  фазовом про‑
странстве. Изменение фазовых координат (энергии и на‑
правления) происходит в  конце элементарного отрезка
и  моделируется, исходя из  соответствующих распреде‑
лений энергетических потерь и углов при многократном
рассеянии заряженных частиц.
В данной методике длина шага ∆t между соударениями
определяется из соотношения:

(2)

где К0  – параметр, характеризующий потерю энергии
электрона на отрезке ∆t, %;