Морские информационно-управляющие системы Сентябрь 2014, № 5 | Página 25

Таблица
Количество динодов

13

Квантовая эффективность (с учетом стекла), %
максимальная (для 390 нм)
средняя (для 300–600 нм)

20
15

Материал колбы ФЭУ
Коэффициент сбора (для первого динода), %
Коэффициент сбора (для системы динодов), %
Коэффициент усиления (для системы динодов)
Рабочая площадь фотокатода, см2

Боросиликат‑
ное стекло
80–90
90
5.107
2700

400
350
300
250

ИМП/С

Следуя изложенной выше методике, было проведе‑
но моделирование выхода черенковского излучения
от  радиоактивного распада 40К. В  диапазоне длин волн
300–600  нм на  один распад образуется 22,6  черенков‑
ских фотонов от электронов бета-излучения и 8,4 черен‑
ковских фотонов от  комптоновских электронов (причем
на  первое рассеяние в  среднем приходится 6,45  че‑
ренковских фотонов, 1,53  – на  второе, 0,34  – на  третье
и 0,07 – на четвертое). Таким образом, на распад прихо‑
дится 31 черенковский фотон.
В глубинной морской воде Средиземного моря содер‑
жится 11,6 Бк/л 40К. Соответственно, в литре морской воды
образуется 360 черенковских фотонов в секунду. Так как
направления вылета электронов при распаде изотроп‑
но, и  калий распределен в  морской воде равномерно,
то  для моделирования распространения черенковского
свечения в воде использовалась модель «бесконечного»
равномерно распределенного изотропного источника.
Для имитации помещенного в воду ФЭУ рассматривалось
сферическое поглощающее световое излучение тело ра‑
диусом 20 см на поверхности которого и рассчитывался
поток падающего излучения от  источника. Интегрально
плотность потока составила 1220 фотонов/см2 с при мощ‑
ности источника 1 ф/см3 с.
Расчеты выполнены для фотоэлектронных умножите‑
лей Hamamatsu R2018 (Таблица), которые используются
в установке NESTOR (рис. 15).
Из-за особенностей показателей преломления фотока‑
тода и  корпуса ФЭУ на  фотокатод будут попадать только
фотоны, угол падения которых лежит в пределах 45° от нор‑
мали. Следовательно, на  фотокатод попадет только чет‑
верть от  падающего потока черенковских фотонов. Таким
образом, при распаде содержащегося в морской воде 40К,
на фотокатод попадет 110 черенковских фотонов.
Интегральная скорость счета импульсов на  выходе ФЭУ
составит 40  кГц. Данное значение несколько ниже 50  кГц,
полученных в  ходе глубоководных экспериментов с  ис‑
пользованием этих ФЭУ. По мнению авторов, это различие
обусловлено недоучетом остальных содержащихся в мор‑
ской воде радионуклидов уран-ториевых рядов, имеющих
значительные энергии бета- и гамма-излучения, и, соответ‑

200
150
100
50
0

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

пкКл

20

Рис. 15. Распределение электронов на выходе
ФЭУ R2018, погруженного в морскую воду,
от распада 40K
ственно, энергии вторичных электронов, определяющих
фоновое свечение. Для уточнения концентраций радиону‑
клидов уран-ториевых рядов в  толще воды целесообраз‑
но провести дополнительные измерения их содержания
непосредственно в  местах размещения глубоководных
установок. Однако, совпадение экспериментальной и  теоретической оценок достаточно хорошее. Это позволяет рас‑
сматривать возможность проверять работоспособность
глубоководных установок при длительной эксплуатации
в море по уровню светового поля.

Метод подавления фона
Рассмотрим способ подавления светового фона, осно‑
ванный на  исключении из  общей экспозиции прибора
времени биолюминесцентной вспышки, в течение которой
происходит основное число фоновых совпа дений. Прин‑
ципиальная возможность для этого имеется, поскольку
характеристики биолюминесцентных вспышек сильно от‑
личаются от полезного сигнала. Суть предлагаемого метода
заключается в  анализе скорости счета фоновых импуль‑
сов с  каждого ФЭУ в  моменты времени, предшествующие
и следующие за срабатыванием триггерной схемы, которая
запускает измерительную электронику модуля. Критерием
может служить значительное повышение скорости счета
для одного из ФЭУ, участвующего в выработке триггера. При
этом триггерный сигнал с большой вероятностью иниции‑
рован биолюминесцентной вспышкой. Если  же скорость
счета не  будет значимо отличаться от  среднего уровня
для данной глубины, то триггерному запуску будет придан
значительно больший вес, и он может быть приписан реги‑
страции полезного события.
Предложенный метод был реализован и  применен при
регистрации потоков космических мюонов с  помощью
прибора на рисунке 10 [7].
Выходные сигналы ФЭУ программно организовывались
в определенную структуру совпадений. В частности, в раз‑
личных экспериментах для выделения сигнала от  мюона
No. 2 (5) / 2014, Морские информационно-управляющие системы

23