Открытый доступ
Доступ предоставлен
Только для подписчиков
№ 3 (2025)
ТЕХНИКА ЯДЕРНОГО ЭКСПЕРИМЕНТА
Встраиваемый контроллер для управления устройствами ускорительно-накопительного комплекса СКИФ
Аннотация
В синхротронах и накопителях заряженных частиц используется большое число устройств, обеспечивающих непрерывную циркуляцию пучков частиц по замкнутой траектории в вакуумной камере установки: это источники питания магнитной системы и генераторы высокой частоты. От источников питания магнитной системы требуется высокая точность и стабильность отработки заданных параметров (выходного тока или напряжения). Помимо этого, в случае управления состоянием установки с циркулирующими пучками (например, ускорение пучка в синхротроне) требуется также взаимная синхронизация отработки заданий всеми источниками питания. В настоящей работе представлено описание встраиваемого контроллера с аналоговым интерфейсом к управляемому устройству, обеспечивающего точность управления 100 ppm относительно полного диапазона отработки устройства и имеющего возможность синхронизации отработки по внешним тактовым импульсам, следующим с частотой до 10 кГц. Приведены примеры использования контроллера для управления различными устройствами и системами.
Приборы и техника эксперимента. 2025;(3):4-9
4-9
Экспериментальные исследования для обоснования создания изотопного генератора103Ru/103mRh
Аннотация
Для разработки изотопного генератора 103Ru/103mRh проводилось реакторное получение и идентификации радиоизотопа 103Ru. Отработаны методики синтеза и дистилляции высоколетучего RuO4 из металлического рутения и из растворов, продемонстрирован эффект очистки RuO4 от сопутствующих радионуклидных примесей при дистилляции, а также возможность разделения рутения и целевого радиоизотопа 103mRh методом термической отгонки RuO4.
Приборы и техника эксперимента. 2025;(3):10-17
10-17
Установка для изучения взаимодействия быстрых нейтронов с легкими ядрами со спектрометром пар электронов и позитронов
Аннотация
Разработана установка для исследования взаимодействия быстрых нейтронов с энергией свыше 1 МэВ с легкими ядрами c вылетом ядра 3H или 4He и электрон-позитронной пары. Она включает в себя позиционно-чувствительный детектор нейтронов с размерами 50 × 50 мм2, состоящий из слоя исследуемого ядра и пропорциональной камеры, два позиционно-чувствительных кремниевых детектора размерами 64 × 64 мм2 и два сцинтилляционных детектора на основе кристаллов NaI диаметром 42 мм и высотой 46 мм с разрешением по энергии электронов около 4.5%. Пространственная реконструкция события и измерение энергии и угла вылета электрона и позитрона позволят исследовать редкие внутриядерные процессы с рождением пар электронов и позитронов внутренней конверсии.
Приборы и техника эксперимента. 2025;(3):18-23
18-23
Способ интегрального счета частиц в поперечном сечении пучка однородного излучения
Аннотация
Рассмотрен способ интегрального счета числа частиц в поперечном сечении пучка однородного излучения, основанный на измерении числа треков частиц, зарегистрированных в плоскости твердотельного детектора с использованием технологии машинного зрения.
Приборы и техника эксперимента. 2025;(3):24-30
24-30
Оптимальный метод изучения космических лучей при сверхвысоких энергиях
Аннотация
Предложен метод определения энергетической зависимости ядерного состава космических лучей путем изучения стволов широких атмосферных ливней с помощью рентгеноэмульсионных камер. Новизна метода заключается в создании специализированной высокогорной установки и алгоритма сопоставления событий в рентгеноэмульсионной камере с широкими атмосферными ливнями. Проблема сопоставления связана с отсутствием временной селекции в рентгеноэмульсионных камерах. Объединение эмульсионных и ливневых событий позволяет создать новый тип высокогорной установки, наиболее чувствительной к энергетической зависимости состава космических лучей. Сопоставление проводится статистически. В рамках предложенного алгоритма получена оценка доли фона в сопоставленных событиях. Метод проверен при анализе событий эксперимента АДРОН на Тянь-Шане. Показано, что фон в статистике сопоставленных событий составляет не более 15%. Проведены две полугодовых и две годовых экспозиции рентгеноэмульсионной камеры площадью 162 м2 каждая.
Приборы и техника эксперимента. 2025;(3):31-37
31-37
ЭЛЕКТРОНИКА И РАДИОТЕХНИКА
Об особенностях измерений мощности оротронов двухмиллиметрового диапазона длин волн
Аннотация
Предложен подход для коррекции результатов измерений выходной мощности оротронов с двухрядной периодической структурой, выполненных с помощью градуированной детекторной секции в волноводе с поперечным сечением 1.6 × 0.8 мм2 с учетом расположения детектора в середине широкой стенки волновода. Приведены результаты реализации такого подхода при коррекции измерений выходной мощности оротрона двухмиллиметрового диапазона длин волн.
Приборы и техника эксперимента. 2025;(3):38-41
38-41
Генератор мощных импульсов с наносекундным фронтом на основе блоков динисторов с ударной ионизацией
Аннотация
Показана возможность эффективного использования принципа импульсного умножения напряжения в генераторах мощных наносекундных импульсов на основе высоковольтных блоков динисторов с ударной ионизацией. Описаны электрическая схема и конструкция генератора, содержащего коаксиальный кабель с волновым сопротивлением 75 Ом и 4 модуля с рабочим напряжением 10 кВ. Модули включаются эстафетно, в каждом модуле используются блок динисторов и блок конденсаторов с емкостью 8.8 нФ. Приведены результаты экспериментального исследования генератора. Когда кабель подключен к резистору с сопротивлением 75 Ом, генератор обеспечивает формирование импульсов выходного напряжения с амплитудой приблизительно 38 кВ, фронтом длительностью около 4.5 нс и длительностью по полувысоте примерно 145 нс. Разброс выходных импульсов (джиттер) не превышает 2 нс. При подключении кабеля к искровому разряднику генератор способен работать в широком диапазоне изменений напряжения пробоя разрядника, а также в режиме холостого хода, при котором амплитуда напряжения на конце кабеля достигает величины, близкой к 80 кВ. Показана возможность масштабирования выходных параметров генератора.
Приборы и техника эксперимента. 2025;(3):42-48
42-48
ОБЩАЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ТЕХНИКА
Методика исследования предпробойных явлений на катоде вакуумного промежутка
Аннотация
Предложена и реализована на экспериментальном стенде методика стабилизации предпробойного состояния вакуумных промежутков, основанная на использовании анода, изготовленного из материала с высоким удельным сопротивлением. Выявлены следы предпробойных явлений на поверхности катодов, которые обычно приводят к вакуумной искре и самоуничтожению, и проведено их предварительное исследование. Данная методика позволит в дальнейшем расширить представления о природе вакуумного пробоя и электропластических явлений в критически сильных электрических полях напряженностью свыше 1 МВ/см. Предложено использование предпробойной электростатической тренировки поверхности металлов и полупроводников для изучения возможности получения эффективных холодных эмиттеров электронов.
Приборы и техника эксперимента. 2025;(3):49-56
49-56
Импульсный ускоритель СПРУТ для задач радиационной стойкости
Аннотация
Определение порогов массового сбоя в электронных приборах по плотности потока воздействующих частиц является актуальной проблемой разработки радиационно-стойкой аппаратуры. Для решения задач такого класса создан специальный трехлучевой импульсный ускоритель электронов СПРУТ, обеспечивающий генерацию пучка электронов энергией 5–7 МэВ с током около 1 А, длительностью импульса 1–12 мкс и частотой следования до 1 Гц. За выходной фольгой формируется суммарный электронный пучок диаметром не менее 20 мм с высокой плотностью потока электронов. Конфигурацию и положение суммируемых пучков можно менять, обеспечивая поле облучения с неравномерностью не хуже 30%. Настоящая статья посвящена описанию устройства и принципа действия ускорителя СПРУТ, методов и результатов измерений его характеристик, а также изучению возможностей по формированию поля облучения.
Приборы и техника эксперимента. 2025;(3):57-63
57-63
Способ определения карты распределения магнитного поля в зазоре осесимметричного лабораторного электромагнита
Аннотация
Предложен подход к определению и описанию распределения продольной и поперечной компонент магнитного поля в осесимметричном лабораторном электромагните, основанный на полиномиальном разложении индукции поля с учетом накладываемых уравнениями Максвелла ограничений. Показано, что предложенный подход позволяет получать высокую точность описания распределения магнитного поля при небольшом количестве измерений. Также он может представлять интерес для уточнения параметров лабораторного оборудования и использоваться в качестве учебной задачи лабораторного практикума при изучении свойств электромагнитного поля.
Приборы и техника эксперимента. 2025;(3):64-71
64-71
Система автоматической настройки частоты резонансного контура ЯМР-датчиков Резонатье 2.2
Аннотация
Система автоматической настройки частоты была разработана и реализована для датчиков, используемых в спектроскопии ядерного магнитного (ЯМР) и квадрупольного (ЯКР) резонансов. В ее основе лежат доступные технологии, позволяющие собрать и подготовить такую систему для любого датчика вне зависимости от способа управления. Управляющая электротехническая часть реализована на платформе Arduino и включает совместимые с платформой модули: шаговый двигатель и сервопривод. Оснастка для размещения управляющей системы была изготовлена с помощью аддитивных технологий, что упростило процесс прототипирования и создания готовой системы. Благодаря доступности и низкой стоимости компонентов, система автоматической настройки может быть адаптирована и настроена для любых датчиков ЯМР/ЯКР. При проведении эксперимента система автоматической настройки позволила исключить ручную настройку датчика в процессе эксперимента и уменьшить временные затраты на эксперимент.
Приборы и техника эксперимента. 2025;(3):72-79
72-79
ФИЗИЧЕСКИЕ ПРИБОРЫ ДЛЯ ЭКОЛОГИИ, МЕДИЦИНЫ, БИОЛОГИИ
Применение инерциальной системы позиционирования для оценки координат и ориентации оптических модулей глубоководного нейтринного телескопа BAIKAL-GVD
Аннотация
Нейтринный телескоп нового поколения BAICAL-GVD находится в стадии развертывания в озере Байкал. Телескоп регистрирует черенковское излучение, возникающее в результате взаимодействия нейтрино с водной средой озера, с помощью пространственной структуры оптических модулей – фотодетекторов. Чтобы определить направление на источник нейтрино, необходимо знать координаты каждого модуля в момент регистрации события. В статье описывается конструкция, принцип работы инерциальной системы позиционирования, служащей для определения пространственного положения модулей в водной среде, представлены первые результаты ее функционирования.
Приборы и техника эксперимента. 2025;(3):80-86
80-86
ЛАБОРАТОРНАЯ ТЕХНИКА
Оптическая диагностика слабопоглощающих капель в нестационарных аэрозольных потоках
Аннотация
Предложен простой бесконтактный оптический способ измерения основных параметров слабопоглощающих капель в нестационарных аэрозольных потоках с малым временным разрешением. Он позволяет измерять одновременно размеры капель, их скорости и концентрацию в зависимости от времени.
Приборы и техника эксперимента. 2025;(3):87-91
87-91
Автоматизированная установка импульсного нагрева проволочного зонда для определения критических свойств термически нестабильных веществ
Аннотация
Разработана цифровая измерительная система в составе экспериментальной установки для определения критической температуры и критического давления термически нестабильных веществ, позволяющая проводить автоматизированную обработку данных в ходе проведения эксперимента.
Приборы и техника эксперимента. 2025;(3):92-95
92-95
Минимизация проблем при создании двухфазных расходомеров для криогеники и их особенности. Часть I. Диагностика потоков гелия
Аннотация
Предложены пути создания двухфазных расходомеров гелия в диапазоне массовых расходов от примерно 5–6 до более чем 1000 г/с. Принцип работы расходомеров основан на комбинации емкостных датчиков паросодержания с равномерным электрическим полем внутри чувствительных элементов для определения средней плотности двухфазной смеси и конических сужающих устройств для нахождения средней скорости потока. При этом могут использоваться емкостные датчики с чувствительными элементами как кругового, так и кольцевого поперечных сечений, существенно различающиеся чувствительностью. Рассмотрены особенности и проблемы, свойственные двухфазным расходомерам такого типа, к которым относится, прежде всего, влияние разнообразия режимов течения на характеристики сужающего устройства. Другая проблема состоит в учете влияния структуры двухфазного потока на определение его средней плотности. Еще одна проблема связана с возможными различиями между измеренными величинами перепадов давления в сужающем устройстве и ожидаемыми значениями, которые оценены посредством гомогенной модели в одном из предельных случаев течения двухфазных потоков. Показаны способы минимизации этих проблем посредством сочетания отдельных технических решений, которые уже проверены на практике. Представлены конкретные технические варианты двухфазных расходомеров гелия, в том числе проточный горизонтальный криостат, которые работоспособны во всем диапазоне истинных объемных паросодержаний от 0 до 1 при относительно небольшом общем гидравлическом сопротивлении проточной части расходомера. Показаны различия новых и предыдущих технических решений. Оценены неопределенности нахождения расхода двухфазных потоков гелия.
Приборы и техника эксперимента. 2025;(3):96-110
96-110
Минимизация проблем при создании двухфазных расходомеров для криогеники и их особенности. Часть II. Диагностика потоков водорода и сжиженного природного газа
Аннотация
Предложены пути создания двухфазных расходомеров водорода в диапазоне массовых или объемных расходов примерно от 0.2 до 2.5 кг/с или примерно от 10 до 130 м3/ч по жидкости, а также сжиженного природного газа (СПГ) – примерно от 5 до 210 кг/с или примерно от 50 до 2100 м3/ч. Принцип работы расходомеров основан на комбинации высокочастотных (ВЧ) датчиков паросодержания с равномерным электрическим полем внутри чувствительных элементов различной чувствительности для определения средней плотности двухфазной смеси и конических сужающих устройств для нахождения средней скорости потока. Показана целесообразность использования гамма-плотномеров для двухфазных расходомеров СПГ при относительно больших диаметрах DN ≥ 250. Предложено, как минимизировать проблемы, свойственные подобным двухфазным расходомерам, с учетом опыта по созданию аналогов для гелия. Рассмотрены отличия подходов реализации систем для водорода и СПГ по сравнению с аналогами для двухфазного гелия из-за существенного различия их свойств. Представлены конкретные технические решения двухфазных расходомеров водорода и СПГ в горизонтальных проточных криостатах, которые работоспособны в диапазоне истинных объемных паросодержаний от нуля до примерно 0.9 при относительно небольшом общем гидравлическом сопротивлении тракта расходомеров. Отмечены особенности калибровок ВЧ-датчиков паросодержания при разных равновесных температурах криоагентов. Показаны некоторые недостатки предыдущих подходов к определению расходов СПГ и оценены неопределенности нахождения расходов двухфазных потоков водорода и СПГ.
Приборы и техника эксперимента. 2025;(3):111-126
111-126
ПРИБОРЫ, ИЗГОТОВЛЕННЫЕ В ЛАБОРАТОРИЯХ
Мобильный многофункциональный комплекс для измерения шумовых характеристик полупроводниковых диодов
Приборы и техника эксперимента. 2025;(3):127-129
127-129
Система сбора научной информации для применения в космических экспериментах
Приборы и техника эксперимента. 2025;(3):130-131
130-131
СИГНАЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИЯ
АННОТАЦИИ СТАТЕЙ, НАМЕЧАЕМЫХ К ПУБЛИКАЦИИ В ЖУРНАЛЕ ПТЭ
Приборы и техника эксперимента. 2025;(3):132-136
132-136