В книге рассмотрены основные вопросы спектрометрии ионизирующих излучений в космическом пространстве. Приведены обзорные данные о характеристиках потоков заряженных частиц и электромагнитного излучения в космосе, являющихся объектом измерения. Рассмотрены основные принципы построения спектрометров различных видов излучений, методы выполнения спектрометров заряженных частиц малой и средней энергий, рентгеновского и γ-излучений, необходимых для проведения исследований в околоземном космическом пространстве, у других планет, в рентгеновской и γ-астрономии.

Рис. 66. Табл. 15. Список литературы 161 наименование.

…Изучение и освоение космического пространства стали одними из ведущих направлений развития современных науки и техники. Для исследования пространства, окружающего нашу Землю, планет солнечной системы, звёзд, межпланетной и межзвёздной среды — всего того, что объединяют ёмким понятием «космос», используют различные средства, которыми располагают современные наука и техника. Это аппаратура для оптических и радиоизмерений, для исследования электромагнитных излучений в ультрафиолетовом и инфракрасном диапазонах волн, для локации поверхности планет, исследования образцов грунта на поверхности других планет, биологических экспериментов. Значительная, а во многих случаях и главенствующая роль в этих исследованиях принадлежит аппаратуре для измерения характеристик ионизирующих излучений. Некоторым вопросам выполнения такой аппаратуры посвящена настоящая книга.

Понятие «ионизирующее излучение» распространяется на любое электромагнитное и корпускулярное излучение, взаимодействие которого со средой приводит к появлению электрических зарядов разного знака. Поэтому в принципе к нему относится ультрафиолетовое излучение с энергией квантов от десятка электронвольт и выше, рентгеновское и γ-излучение, потоки заряженных частиц — электронов и ионов — в диапазоне энергий от 10 до 10²⁰ эВ, а также нейтральные частицы — нейтроны, молекулы и атомы — с энергией выше 10 эВ. Однако в книге круг рассматриваемых вопросов сужен теми видами излучения, которые обычно относят к ядерному приборостроению — области техники, связанной с созданием приборов для измерения ионизирующих излучений. По этим причинам в книгу не вошло рассмотрение аппаратуры для измерения ультрафиолетового излучения, атомарных и молекулярных потоков. Измерение характеристик частиц и квантов высокой энергии — так называемых космических лучей — имеет свою специфику и требует специальной аппаратуры. Космические лучи проникают через атмосферу Земли, и их исследования относительно давно проводятся с наземных станций. Вопросы выполнения такой измерительной аппаратуры достаточно широко рассмотрены в специальной литературе и в настоящую книгу не включены. Относительно редко используются в космических исследованиях приборы для нейтронных измерений, они также не рассматриваются в книге.

Основное внимание уделено методам построения аппаратуры для регистрации электронов и электромагнитного излучения с энергией от 0,5 кэВ до нескольких десятков мегаэлектронвольт и тяжёлых заряженных частиц с энергией от 0,1 кэВ/нуклон до 200 МэВ/нуклон.

Специфика радиационных измерений на космических аппаратах заключается в своеобразии характеристик потоков излучения по сравнению с обычными («земными»), в ограничении объёма, занимаемого аппаратурой, её массы и потребляемой мощности, а также в затруднении передачи больших объёмов информации с космического аппарата на Землю. Особенности измеряемой радиации: широкий диапазон изменения плотностей потоков частиц и квантов, смешанные потоки излучения, наличие значительных фоновых потоков и т. п. — наряду с ограниченными габаритами и массой детектирующих устройств определяют наиболее характерные черты рассматриваемой аппаратуры: принципы её построения, выбор структурной схемы и элементов детектирования. Этим вопросам в основном и посвящена настоящая книга. Другие проблемы космического приборостроения: использование устройств с малой рассеиваемой мощностью и микросхем с повышенным уровнем интеграции, уплотнение данных по телеметрическим каналам связи, повышение надёжности работы, радиационной стойкости и некоторые другие — характерны не только для аппаратуры, предназначенной для измерения ионизирующих излучений. Ограниченный объём книги не позволил рассмотреть эти вопросы, им посвящена специальная литература.

Первые две главы в книге носят вводный характер. В гл. 1 рассмотрены характеристики радиационных потоков в космическом пространстве, которые являются объектом измерений, а в гл. 2 приведена классификация спектрометров, принятая в ядерном приборостроении, и рассмотрены основные методы их выполнения. Этот материал необходим для изложения в последующих трёх главах методов построения спектрометров заряженных частиц малых и средних энергий, рентгеновского и γ-излучений, предназначенных для использования на космических аппаратах…

ПРЕДИСЛОВИЕ

Книги на ту же тему

1. Результаты фундаментальных космических исследований в России. 1999—2001. Справочные материалы к национальному докладу, Боярчук А. А., ред., 2004
2. Результаты фундаментальных космических исследований в России. 1999—2001. Национальный доклад, Боярчук А. А., ред., 2004
3. Радиационная безопасность экипажей летательных аппаратов, Воробьёв Е. И., Ковалёв Е. Е., 1983
4. Ионизирующие излучения в авиационной и космической технике, Зыков И. К., Варющенко С. Б., 1975
5. Спектроскопия, Бёккер Ю., 2009
6. Околоземное космическое пространство: Справочные данные, Джонсон Ф. С., ред., 1966
7. Радиационные пояса Земли, Шабанский В. П., ред., 1962
8. Волновые явления в ионосфере и космической плазме, Гершман Б. Н., Ерухимов Л. М., Яшин Ю. Я., 1984
9. Радиация. Дозы, эффекты, риск, 1990
10. Проектирование систем космического мониторинга, Лебедев В. В., Гансвинд И. Н., 2010
11. Инфракрасные методы в космических исследованиях, Манно В., Ринг Д., ред., 1977
12. Астрономические олимпиады. Задачи с решениями, Сурдин В. Г., 1995
13. Методы анализа поверхностей, Зандерна А. В., ред., 1979