Поиск резонансного поглощения аксионов, излучаемых при М1-переходе 57Fe на Солнце
Дипломная работа - Физика
Другие дипломы по предмету Физика
й AXMONTE, AXIGAUS, AXIONM3. Разбиение программы на модули является очень эффективным фактором, особенно на стадии настройки эксперимента. Практически любой экспериментатор может легко и быстро внести изменения в интересующие его модули программы, оттранслировать и запустить задачу. Таким образом, созданное программное обеспечение позволяет быстро создавать новые модули для автоматизации эксперимента и изменять структуру уже существующих модулей.
Программное обеспечение может быть разделено на три основных части.
Первая часть связана с непосредственным управлением (инициализация и установка NAF), контролем состояния модулей КАМАК, приемом запроса LAM и считыванием данных с АЦП и входного регистра. Используются модули CARBEG, STARTAX.
Вторая часть использует программные средства графического представления данных в реальном времени эксперимента. На мониторе выводится энергетический спектр, скорости счета каждого из детекторов в контрольных энергетических интервалах спектра, число совпадающих событий с детекторов. На жесткий диск периодически сохраняются спектры, накопленные с детектора. Пример выводимых на дисплей данных показан на рис. 18. Используются модули: GETFN01, CARDISP.
Третья часть программы позволяет проводить предварительную обработку данных: можно определить положение пиков, провести энергетическую калибровку спектра, определить разрешение детекторов, сравнить спектры детекторов и др. Энергетическая калибровка может быть выполнена в двух режимах: при непосредственном указании номера канала, соответствующего данной энергии или с учетом положения пиков, которое вычисляется, как среднее значение, для указанной зоны.
Рис. 18. Вид интерфейса пользователя, предоставляемый программой CAMAXION
В программе имеется возможность для выделения на спектре специальных зон интереса. В выделенных зонах (Рис. 18) идет автоматическая обработка по ходу накопления данных: вычисляются параметры пиков, такие как полная ширина на полувысоте (FWHM), ширина на одной десятой высоты (FWTM), положение пика (в каналах и энергии) (CENTR), асимметрия пика, что важно для проверки насколько пик соответствует гауссовой форме, (ASIM это отношение наблюдаемой FWTM к расчетной, основанной на гауссовом распределении для FWHM), площадь пика (S). Значения параметров обновляются во время накопления спектра при каждой смене дисплея, частота обновления которого задается в меню программы. Используются модули: CARMATH, AXMONTE, AXIGAUS, AXIONM2, AXIONM3, AXIONADD.
6. Полученные результаты
.1 Анализ фонового спектра
Измерения проводились в течение 29.7 суток, сериями продолжительностью ~ 1 сутки. Полученные энергетические спектры в интервале до 60 кэВ приведены на рис. 19. Спектр сигналов, зарегистрированных Si(Li) - детектором, не сопровождающихся сигналом от активной защиты, отмечен цифрой 1.
Рис. 19. Энергетический спектр Si(Li) - детектора, измеренный за 29.7 суток. 1 - спектр сигналов, несовпадающих с сигналом активной защиты; 2 - спектр сигналов, совпадающих с сигналом активной защиты. На вставке показан спектр, измеренный во всем энергетическом диапазоне
В спектре идентифицируется 8 явно выраженных пиков, связанных с активностью 238U и 241Am. Два гамма-пика с энергиями 26.4 и 59.5 кэВ связаны с активностью 241Am. Наиболее интенсивным оказался пик с энергией 59.54 кэВ, активность которого определяет основной вклад в счет детектора при энергии менее 12 кэВ. Его интенсивность составила 390 соб/сутки и связана, в первую очередь, с загрязнениями внутренней конструкции криостата. Остальные пики соответствуют L-сериям характеристического рентгеновского излучения атомов тория и нептуния, возникающих в результате ?-распадов 238U234Th и 241Am234Np. Характеристики данных рентгеновских линий, а также линий, возникающих при ?-распаде 232Th228Pa, приведены в таблице 1.
Таблица 2. Энергии и интенсивности рентгеновских линий L-серии (для 100 вакансий на L-оболочке) Th, Pa, U и Np
Рентгеновская линияThPaUNpL?1Е, кэВ12.96813.29113.61813.946I15.616.216.817.3L?2Е, кэВ12.80913.12713.44213.761I1.701.821.891.94L?1Е, кэВ16.20216.70817.22217.751I10.710.510.310.3L?2,15Е, кэВ15.60516.00816.41016.817I4.094.274.454.59L?1Е, кэВ18.98019.57120.16920.784I2.52.52.52.5
Спектр сигналов, зарегистрированных в совпадении с сигналом активной защиты, отмечен цифрой 2. Поскольку суммарная длительность сигналов активной защиты составляет ? 7% от общего времени измерений, часть сигналов в спектре 2 связана со случайными совпадениями. Учитывая интенсивность 59.9 кэВ пика, связанного со случайными совпадениями, можно получить спектр сигналов, действительно совпадающих с сигналом активной защиты.
Видно, что в обоих спектрах, измеренных в совпадении и антисовпадении с активной защитой, пик с энергией 14.4 кэВ явно не проявился. Энергетический интервал 12?19 кэВ спектра 1, в котором следует ожидать появление аксионного пика, показан на рисунке 20.
6.2 Определение интенсивности пика с энергией 14.4 кэВ
Для получения верхнего предела на число отсчетов в данном пике, а следовательно и на поток аксионов от Солнца, использовался метод максимального правдоподобия. Функция правдоподобия находилась в предположении, что число отсчетов в каждом канале имеет нормальное распределение. В измеренном спектре при энергии менее 13 кэВ начинается нелинейный подъем, связанный с комптоновским рассеянием гамма-квантов с энергией 59.5 кэВ. Поэтому для описания непрерывного фона была выбрана сумма линейной и экспоненциальной функций, последняя учитывала возрастание фона при