| ||||||
Коллектив и его дело Лаборатория тестирования фотодетекторов ЛЯП:
|
Стенд для проведения измерений с электроникой эксперимента NOvA. |
Измерения были проведены, и полученные нами результаты сыграли важную роль в разработке алгоритмов последующей обработки сигналов детектора NOvA. В настоящий момент в коллаборации NOvA сформирована целая программа измерений для нашего дубненского стенда, которая позволяет уточнить особенности регистрации в детекторе экзотических сигналов (например, при поиске монополя, сверхновой). То есть наш стенд оказался очень полезным и востребованным.
Другая важная работа по NOvA, выполненная в ОИЯИ, - создание удаленного центра управления экспериментом. Этот центр также находится в нашем здании. В этом эксперименте часть дежурств и контроля установки проводится удаленно, из американских центров. Центр в ОИЯИ стал первым и пока единственным за пределами США, который был подготовлен и полностью прошел процедуру сертификации. Настройкой оборудования занимался начальник сектора и заместитель руководителя проекта NOvA в ЛЯП Олег Борисович Самойлов. При сертификации центра, кстати, важную роль сыграл наш сотрудник - американский гражданин Кристофер Кулленберг, который имел наибольший опыт дежурств в Фермилабе. Преимущества создания центра мы и наши коллеги оценили сразу. Главное, что он позволил вовлечь в реальную работу весь коллектив, включая молодых сотрудников, студентов, не ограничивая их только временем командировок, которые часто сопряжены с визовыми, финансовыми и другими трудностями. Удачным оказалось и то, что "неудобные" американские ночные смены для нас вполне удобны из-за разницы во времени. Работа центра идет полным ходом, в частности, по правилам коллаборации, в дежурствах может принимать участие только предварительно обученный и проверенный персонал. Я некоторый опыт получил еще в Фермилабе, поэтому мне для подтверждения нужно было отработать только одну смену параллельно со сменщиком в США. А наш аспирант из Белоруссии Александр Антошкин должен провести три тренировочных смены, чтобы стать сертифицированным дежурным. Он также очень активно участвует в измерениях на стенде. Надеюсь, он сделает хороший материал для своей будущей диссертации.
Удаленная комната управления эксперимента NOvA:
Николай Владимирович Анфимов и Александр Игоревич Антошкин.
Хорошее знание установки, приобретаемое во время смен, принципиально важно и для людей, занимающихся анализом данных эксперимента NOvA. У нас в ОИЯИ таких довольно много: Анастасия Большакова, Александр Долматов, Людмила Колупаева, Ольга Петрова, Олег Самойлов, Игорь Шандров, Андрей Шешуков и другие. Насколько я вижу по докладам на совещаниях коллаборации, их работа тоже очень востребована. В ОИЯИ для анализа данных NOvA созданы довольно хорошие условия: в ЛИТ выделены ресурсы для грид и облачных вычислений, которые включены в общий ресурс NOvA и обеспечивают работу с актуальным математическим обеспечением эксперимента. Большая благодарность за это дирекции ЛИТ и Никите Балашову, который занимается этой важной работой.
Эксперимент JUNO должен начаться в 2020 году, и сейчас полным ходом идет подготовка аппаратуры для уникального детектора. Отвечают за JUNO в ЛЯП Дмитрий Вадимович Наумов и Максим Олегович Гончар. Сам детектор JUNО планируется расположить на юге Китая на расстоянии 53 км от двух комплексов атомных электростанций, в каждом из которых по 6 реакторов с термальной мощностью 3 ГВт каждый. Огромный уникальный детектор в виде сферы диаметром 35 м, в которую зальют 20 тысяч тонн жидкого сцинтиллятора, позволит с беспрецедентной чувствительностью изучать осцилляции реакторных нейтрино на больших расстояниях и ответить на вопрос об иерархии масс этих частиц.
Детектор будет просматриваться 18 тысячами ФЭУ диаметром 50 см каждый. Мы купили два, чтобы проводить методические исследования, - один такой ФЭУ японского производства (HAMAMATSU) стоит около 5000 евро. Понятен масштаб проекта - это сотни миллионов долларов. Возможной альтернативой японским ФЭУ могут быть произведенные в самом Китае. Надеемся в скором времени получить от них первые опытные образцы для проведения измерений. Наша лаборатория позволяет проводить самые детальные измерения, но в первую очередь мы хотим отработать методику максимально простых тестов для массовой проверки ФЭУ, все-таки проверить 18 тысяч штук - непростая задача. Мы сейчас вместе с коллегами из Германии подали по этой теме заявку на совместный грант. Основной вопрос, можно ли адекватно оценить все характеристики фотоумножителей, размещая их по 40 штук в специальные контейнеры, как предлагают наши немецкие коллеги. Кроме того, большие ФЭУ очень чувствительны к магнитному полю Земли. Мы сделали в темной комнате специальную защиту, компенсирующую это поле, так что можно будет сравнить измерения с полем и без него.
Дмитрий Веславович Федосеев устанавливает 50-сантиметровый ФЭУ фирмы HAMAMATSU в сканирующую станцию.
Если фотоумножители такие большие - 50 см в диаметре, а мы должны наладить их массовое тестирование, то большой черной коробкой не обойтись, нужна темная комната. И мы ее создали. Сейчас в этой комнате расположена установка для автоматического сканирования ФЭУ. Эта установка полностью - от идеи до реализации - выполнена в ОИЯИ. Она получилась настолько продвинутой, что у нас уже выстроилась очередь из институтов-участников JUNO, желающих получить такую же для своих исследований. Опять же упомяну Дмитрия Федосеева, который очень постарался при проектировании установки, а для того чтобы все управлялось и анализировалось автоматически на компьютере, отлично потрудились наши программисты Алексей Красноперов и Денис Кораблев. В основе установки - вращающаяся дуга с несколькими светодиодными импульсными источниками света. На вид простые, эти источники света представляют собой очень сложный прибор: они имеют цифровую систему контроля и стабилизации света. Эта разработка фирмы HVSYS специально для экспериментов COMPASS и NICA, а теперь мы ее успешно применили и для тестирования ФЭУ. С помощью этой сканирующей станции можно снять полностью всю карту характеристик поверхности фотокатода ФЭУ. Мы сможем посмотреть, однородны ли они и насколько однородны. Для JUNO это особенно важно, потому что в этом эксперименте требуется уникальное энергетическое разрешение для таких жидкосцинтилляционных детекторов - 3 процента на 1 МэВ выделенной энергии. В связи с этим нужно как можно скорее получить картинку неоднородностей характеристик ФЭУ, чтобы заложить их в компьютерную модель и понять, какой эффект будут давать неоднородности.
Сканирующая станция с установленным фотоэлектронным умножителем.
Мы хотим не только разработать методику тестирования ФЭУ. Еще одна задача - система высоковольтного питания для этих ФЭУ. Поскольку все будет размещаться в воде, то не хотелось бы связываться с дорогостоящими высоковольтными проводами. В итоге мы предложили сделать компактный источник высокого напряжения прямо на цоколе ФЭУ, избегая дорогих высоковольтных кабелей. Финансово это решение будет нашим самым большим вкладом в этот эксперимент. Интересно, что наше предложение по типу высоковольтного источника питания привело к тому, что существенная часть электроники, обрабатывающей сигналы с умножителей и передающей их дальше, будет расположена также непосредственно рядом с цоколем. Таким образом, обработка сигналов на ФЭУ в эксперименте JUNO будет довольно инновационной. Отвечает за высоковольтную систему Андрей Борисович Садовский.
Еще мы хотим попробовать разработать систему защиты от магнитного поля Земли. Для этого есть несколько вариантов, и мы их будем исследовать в темной комнате. Мы попросили специалистов по магнитам рассчитать, чтобы в центре комнаты в объеме 2х2х2 куб. м при включении тока в катушках Гельмгольца земное магнитное поле почти полностью бы компенсировалось. За расчеты, кстати, огромное спасибо Николаю Анатольевичу Морозову.
Большая работа предполагается и по вето-системе JUNO, в которой мы участвуем на основе опыта, приобретенного в эксперименте OPERA, и детекторов, сделанных в свое время для этого эксперимента. Юрий Алексеевич Горнушкин, Андрей Садовский, Алексей Красноперов и другие сейчас готовят работу с прототипом этого детектора.
Прототип матрицы 8х8 из микропиксельных лавинных фотодиодов для позитрон-эмиссионной томографии. |
Особо хотелось бы отметить нашего уважаемого начальника сектора Зиновия Владимировича Крумштейна. Без его руководства, чуткого отношения, грамотных советов и наставничества при проведении всех вышеперечисленных работ вряд ли что-либо вообще удалось бы осуществить. Насколько я знаю, созданием нашего лабораторного комплекса дело не ограничится. В новом году планируется ремонт и переоборудование корпуса №4. Там будет создан целый ряд новых лабораторий. Надеюсь, в скором времени многие наши коллеги тоже смогут похвастаться своими современными лабораториями.
|