TÊN ĐỂ TÀINGHIÊN CỨU XÂY DỤNG THIẼT BỊ ĐO LƯỜNG TIA VŨ TRỤ

LỜ I M Ở Đ Ẩ UTia vũ trụ là tên chung của các loại hạt khác nhau đến từ các nguồn bẽn ngoài Trái đất như M ặt trời, thiên hà và các siêu thiên hà, biến đổi nãng lượng trong một giải lớn

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC T ự NHIÊN

TÊN ĐỂ TÀI

NGHIÊN CỨU XÂY DỤNG THIẼT BỊ

ĐO LƯỜNG TIA VŨ TRỤ

MÃ SỐ : QT-09-11

1 Báo cáo tóm tát (tiếng Việt)

a Tén đẻ tài, mã sỗ

Nghiên cứu xây dựng thiết bị đo lường tia vũ trụ

c Các cán bộ tham gia: TS Nguyễn Mậu Chung, Khoa Vật lý, Trường ĐHKHTN

d Mục tiêu và nội dung nghiên cứu

- Tìm hiểu lý thuyết về tia vũ trụ và mưa rào diện rộng

Nghiên cứu xây dựng thiết bị đo lường tia vũ trụ từ các linh kiện rời rạc

e Các kết quả dạt được

- Kết quả khoa học: Nghiên cứu về mưa rào diện rộng của các tia vũ trụ

- Sản phẩm khoa học: + 01 bài báo: “Setup HiSPARC Cosmic Ray Detector Station

in Ha Noi”, Nguyen Mau Chung, Nguyen Anh Due, Giang Kien Trung, Nguyen Thi Xuan, Communications in Phyisics To be published

+ 01 thiết bị đo lường tia vũ trụ

- Kết quá đào tạo: + 01 luận văn cử nhân

+ 01 luận văn thạc sỹ

f Tình hình kinh phí của đề tài

Chi phí hèì kinh phí lạm ứna của đề tài là:

- Thuê khoán chuyên môn

2 5 0 0 0 0 0 0 V N Đ15.000.000VNĐ

4 5 0 0 0 0 0 V \Đ2.000.000VNĐ 1.500.000VNĐ1.000.000VNĐ1.000.000VNĐ

2 Summary (by English)

a Project, code

R esearch and F abricate D evice m easuring cosm ic rays

b Main responsible person

MS Nguyen Anh Due, Faculty of Physics,

Hanoi University of Science (HUS), Hanoi National University

c Incorporated members

Dr Nguyen Mau Chung, Faculty of Physics, Hanoi University of Science

d Purposes and contents

- To study cosmic rays and air showers

- Research and fabricate device measuring cosmic rays from separate components

M ỤC LỤC

Lời mở đ ầ u 6

1 Tia vũ trụ 7

1.1 Nguồn gốc và thành phần của tia vũ trụ sơ cấp 1

1.2 Mưa rào khí quyên diện rộng 9

1.3.1 Hạt irong mưa rào diện rộng 9

1.3.2 Sự phát triên của mưa rào diện rộng 10

1.3.3 Hạt sơ cấp trong mưa r à o 11

2 Lắp đặt detector 12

2.1 Detector H ISPA RC 12

2.2 Quá trình lắp đ ặ t l í 3 Thiết bị đo lường tia vũ trụ 19

3.1 Hê thu thập sô liệu (D A Q ) 19

3.1.1 Hộp HISPARC 19

3.1.2 Ảng ten GPS 20

3.2 Phương pháp đ o 20

3.2.1 Phương pháp đo 20

3.2.2 Nguyên tác đ o 2 1 3.3 Phân m ề m 22

3.3.1 Phần mềm HISPARC II LABVIEW 22

3.3.2 Bang điều khiến Angten GPS 24

4 Kết q u ả 25

5 Kết luận 26

Tài liệu tham k h à o 28

scientific project 29

Phiếu đăng ky kết quá nghiên cứu KH-CN 30

B Ả N G C H Ừ V IẾ T T Ắ T

SSF Scintillator Signal Follower

G PS Global Positioning System

PM T PhotoM ultiplier Tube

LỜ I M Ở Đ Ẩ U

Tia vũ trụ là tên chung của các loại hạt khác nhau đến từ các nguồn bẽn ngoài

Trái đất như M ặt trời, thiên hà và các siêu thiên hà, biến đổi nãng lượng trong một giải lớn Các tia vũ trụ có nãng lượng càng cao, thông lượng tia vũ trụ đến trái đất càng thấp Khi đi vào bầu khí quyển của Trái đất chúng va chạm với các phân tử khí và tạo thành m ưa rào diện rộng các hạt cơ ban (điện từ và hardron) T hành phần của tia vũ trụ

sơ cấp bao gồm proton ( - 8 6 % ) hạt alpha (11%) các hạt nhân nặng (1 %), electron (- 2 % ) và neutrino (< [% ) Cường độ các tia vũ trụ sơ cấp có nãng lượng cao > 10l4eV

rất thấp (một sự kiện trên l k r r r trong 1 thê ký) nên thông tin về các tia vũ trụ có năng lượng siêu cao đ ó cho đến nay vẫn rất ít

Hiện nay đã có nhiều dự án nghiên cứu tia vũ trụ có tầm cỡ quốc tế như: Pierre Auger Ư A rgentina, m ộ t dự án với kinh phí lớn, tập trung nhiều nhà khoa học với mục đích nghiên cứu tia vũ trụ năng lượng siêu cao Ngoài ra cũng có một số dự án tận dụng cơ sở hạ tầng của các trường học, viện nghiên cứu đế nghiên cứu tia vũ trụ kết hợp với m ục đích g iáo dục như: ALTA ớ Edmonton C H IC O S ớ California

M A R I A C H I

Trong khu ô n khổ hợp tác giữa nhóm vật lý nãng lượng cao G P H E cùa khoa Vật

lý và viện Hạt nhân và N àng lượng cao N IK H E F của Hà Lan cụ thế là chương trình hợp tác này thuộc dự án Hisparc đây là một chương trình nghiên cứu tia vũ trụ bâng cách đo mưa rào diện rông thông qua các trạm sử dụng detector nhấp nháy đặt tại các trường học trên đất nước Hà Lan nhóm G P H E đã được phía bạn tặng thiết bị đo lường tia vũ trụ nhưng thiết bị được tặng chí ơ dưới dạng các linh kiện rời rạc với tông giá trị

là 5.000 €

M ục đích chính cùa đề tài này là tổ chức nghiên cứu tìm hiếu về các loại tia vũ trụ khi chung đi vào k h í quy ển , sự hình thành m ưa rào diện rộng và xâ> dựng thiết bị

đo lường tia vũ trụ từ sổ linh kiện được phía bạn tài trợ nhàm m ục đích tăng cường thiết

bị nghiên cứu phục vụ c ò n g tác đào tạo và nghiên cứu khoa hoc cua nhóm G P H E cũng như cùa khoa Vật lý

N Ộ I DƯ NG C H ÍN H

1 TIA VŨ T R Ụ

1.1 N guồn gốc và th àn h phán của tia vũ trụ sơ cấp.

Hầu hết các tia vũ trụ được bắt nguồn từ Mạt trời, thiên hà và các siêu thiên hà Bức xạ từ M ặt trời bao gồm proton, electron và một vài hạt nhân He với động năng là bội số của keV Bức xạ này chi đủ m ạnh để ion hóa oxi và nitơ Ví dụ, hiện tượng cực quang là kết quả của hiệu ứng ion hóa tầng trên khí quyến Các hạt tích điện đến từ mặt trời có nâng lượng khô n g quá cao Chúng không thể bát đầu hoặc trải qua một tương tác hạt nhân khi va c h ạm với các phân tử khí Hơn nữa, những tia nâng lượng thấp bị lệch đi nhiều bởi từ trường cúa Trái đất, chúng chi có thế đến Trái đất tại các cực và gây ra hiện tượng cực quang Chúng ta nghiên cứu thuật ngữ “tia vũ trụ” thay cho các hạt và photon khi ch ú n g trải qua hoặc gáy ra tương tác hạt nhân trong quá trình va chạm Nhìn chung, độ n g năng của tia vũ trụ lớn hơn rất nhiều so với nãng lượng nghi cua hạt Khi khối lượng nghi của hạt nhỏ hơn một nửa khối lượng toàn phần cùa nó, ta gọi đó là hạt tương đôi tính, nó có tốc độ gần bằng tốc độ ánh sáng Với photon thì khác vì photon là hạt khô n g có khối lượng nghi, nhưng chúng ta có thê nói nó là một tia vũ trụ khi nâng lượng của photon đủ lớn đế sinh ra hạt cơ bản khi tương tác vơi vật chất Các quá trình trong Mạt trời không có khá năng tạo ra hạt năng lượng cao đó Vậy nguồn gốc ciia tia vũ trụ năng lượng cao là từ bẽn ngoài hệ Mặt trời của chúng ta

Nó đặt ra cho ch ú n g ta m ột câu hòi cơ ban về tia vũ trụ: Cơ chê nào có khả nãng tạo ra các tia vũ trụ nãng krợng cao m à đôi khi chúng ta đã quan sat được và ớ đâu chúng

ta có thể tìm thấv c ơ chê đó?

Các tia vũ trụ nãng lượng lớn hơn 1015eV co nguồn gốc từ thiên hà và được cho là tạo ra từ các vụ nổ sao Hầu hết năng lượng được giải phóng dưới dạng phat ra các neutrino, bức xạ g a m m a và các hạt tích điện nãng lượng cao Tốc độ nõ sao và thông lượng cưa các hạt nãng lượng cao được gíẫi phóng liên quan mật thiết với thông lượng tia vũ trụ đo được trẽn trái đất Trên nãng lượng này dường như không có một cơ

c hế mạnh nào đú khá năng đê tạo ra các tia năng lượng cao như ta đã quan sát được Kết quả là ch ú n g ta m o n g đợi một điểm trong phò năng lượng cứa tia vũ trụ trẽn 1016eV Tia vũ trụ nâng lượng như vậy sẽ xuất hiện ít hơn so vưi các tia vũ trụ cỏ mức

năng lượng m à ta đang q u an sát Để quan sát được một sự kiện lạ ờ mức nâng lượng cao hơn 5 * 1 0 1 9 eV các hạt ta quan sát được không thế truyền qua một khoảng cách lớn Tại năng lượng 5 * 1 0 1 9 eV hạt bị mất nãng lượng khi chúng tương tác với phông bức xạ điện từ 2.7K lấp đầy trong vũ trụ N hững photon năng lượng thấp xuất hiện do một photon năng lượng cao đã qua dịch chuyển Doppler Giới hạn năng lượng đã biết như điểm cắt G Z K Dải năng lượng >1016eV là một phần của phổ năng lượng tia vũ trụ đang được nghiên cứu và tranh luận Phổ năng lượng tia vũ trụ được chi ra trong hình sau:

(fl — J c t * c a g c )

ti I—I I L _ ml_! I 1 umiii 1 i 111*1— í I i iJ il — L t m ill— I 1 111*1 I I l i l i ■ a m

1 0 ' i o ' ° I 0 11 1 0 1Z 1 0 1 J I 0 M l o ’ * 1 0 1S 1 0 1 0 s i o ’ 5 I QSS I d *

( e v )

Hình 1.1: P h ố năng lượng (lia tia vũ trụ

Phổ năng lượng trên được lổng hợp từ kết quá cùa nhiều thí nghiệm được tiến hành trong suốt nửa sau của thê kỷ 20 T heo đó các hạt có năng lượng trong giải lOGeV đến 106GeV thông lượng giảm theo hàm mũ của năng lượng (E-2.7) Với các tia vũ trụ có năng lượng lớn hơn 106GeV thông lượng rất thẵp chi khoảng lh ạt trẽn

lm 2 trong 1 năm và ti lệ với E-3.1 N ăng lượng cao nhất của tia vũ trụ m à ta từng quan sát được là 3 X 1 0 2 0 e V

s

1.2 Mưa rào k h í q u y ể n d iện rộng

Tia vũ trụ năng lượng cao đi vào bầu khí quyển của Trái đất tạo ra mưa rào diện rộng các hạt tích điện và các hạt trung hoà trải rộng trên mặt đất Mức độ m ở rộng của mưa phụ thuộc vào năng lượng của hạt sơ cấp, mưa rào diện rộng đó có thê trải rộng theo đường kính hơn l k m khi tới mật đất và có thể gồm hàng ti hạt Trong phần nàv cho chúng ta m ột n g u y ê n tắc chung của các quá trình xuất hiện trong mưa rào diện rộng và các đặc điểm của m ư a rào diện rộng phù hợp với thực nghiệm

1.3.1 H ạt tro n g m ưa rào diện rộn g

Sau tương tác đáu tiên của hạt sơ cấp số hạt của một mưa rào diện rộng tăng lên bởi các tương tác hadronic Đ ó là những tương tác m ạnh và trong các tương tác đó các hạt m eson được tạo thành M eson là các hạt tạo nên do sự liên kết của một cập quark và phản quark Các hạt m eson năng phân rã tạo thành các m eson nhẹ hơn các photon và các m uon chí sau một phần nhó của giây M eson nhẹ nhất, õ m eson, có thế chỉ phân rã tạo thành (p h ản)m uon với (phản) neutrino m u o n và photon

Cá m eson f t và m eso n /L phân rà trong vòng 2.6*10 8 S M eson f t phân rã

nhanh hơn và chí trong 8.3 *10 1 s tạo thành hai photon M uon sinh ra lại tiếp tục phân

rã tạo ra các (phản)electron Cả m uon và phán muon có thời gian phân rã trung bình là

+2.2#s, lâu hơn 100 lần so với các m eson và m eson vì vậy chúng được xem là tương đối bền so với các m eson Trong m ưa rào diện rộng các m eson luôn tạo ra muon Quá trình m eson phân rã th ành photon là quá trình đánh dâu sự bắt đầu thành phần điện từ cua mưa rào diện rộng N hung photon năng lượng cao tương tác với hạt tích điện có khả nãng tạo ra m ột cập electron và positron trong quá trình tạo cặp Khoi lượng và điện tích của hạt càng lớn thì khá nãng tương tác với một photon sẽ càng lớn Hạt nhân là ví dụ rõ ràn g nhất cho phán ứng tạo cặp

/-1 => e + V +

0

A(z) + ã => £ + e + A(z)

Các electron và positron năng lượng cao lại phát ra photon khi chúng bị lệch đi bởi điện trường của hạt nhân Các photon phát ra này được gọi là bức xạ hãm Với năng lượng vừa đủ, những photon này lại có thể tham gia phản ứng tạo cặp Chuỗi tương tác điện từ dừng lại ngay khi các phôtôn năng lượng thấp (< lM e V ) không còn đủ khả năng tièp tục tham gia quá trình tạo cặp Cuối cùng các hạt positron sẽ iham gia phản ứng hủy với vật chất và phát ra 2 photon Cặp sản phẩm electron và positron là thành phần lớn nhất trong m ư a rào diện rộng Các electron nhẹ hơn m eson và muon bới vậy chi cẩn một năng lượng nhỏ cũng đủ đế tạo ra electron Kết quá thu được cho thấy sô electron nhiều hơn m u o n trong mưa rào diện rộng Bức xạ sinh hủy là thành phần tiêu biểu nhất cho các photon trong m ưa rào diện rộng T hành phần cụ thê của mưa rào diện rộng có thể được phát hiện trong thực nghiệm

1.3.2 S ự p h á t triể n củ a m ưa rào diện rộng

Chuỗi phán ứng trong các tương tác là nguyên nhân đế mưa rào diện rộng mơ rộng kích thước và tâng cường độ Nãng lượng của hạt sơ cấp được phân bô trên các nhánh của hạt thứ cấp Kết quả là năng lượng trung bình trên một hạt sẽ giám cùng xác suất để tạo ra hạt mới trong một tuơng tác Các hạt tiêu hao năng lượng khi chúng đi qua bấu khí quyến và hấu hết chúng sẽ biến mất trước khi xuống tới mặt đất Do đó, cuối cùng sô lượng hạt của mưa rào diện rộng sẽ giảm đi Kết quá quan sát cho thấy tồn tại một độ cao m à ơ đó sô hạt trong mưa rào diện rộng lớn nhái Với các tia vũ trụ năng lượng cao hơn thì độ cao nảy thấp hơn và còn phụ thuộc vảo loại tia vũ trụ sơ cấp Tuy nhiên, sự phụ th uộc này là yếu vì số lượng hạt sinh ra là hàm mũ của khôi lượng khí truyền qua và khối lượng khí trong một đơn vị thế tích tãng theo hàm luỹ thừa khi

độ sâu khí quyển tăng T hường độ cao này vào khoang 10km Đ ường biên m ớ rộng của mưa rào được biểu diễn như hình 1.2

Hình 1.2: M ưa rùo diệìì rộiìg

Hạt không bền phán rã tạo ra hạt nhẹ hơn, bển hơn và tất cả các hạt bị mất năng lượng khi đi q u a khí quyển Phần lớn các hạt tới mật đất bao gồm phótỏn, (phán) electron và (phản) muon Những photon không co khá năng tạo cặp thì tiêu hao năng lượng qua hiệu ứng tán xạ Compton và hiệu ứng quang điện Q uá trình đầu tiên tạo ra một photon có năng lượng thâp hơn khi quá trình tán xạ trên hạt tích điện, sau đó photon tạo ra được hấp thụ hoàn toàn đế ion hóa một nguyên tu hoặc phãn tử Ban đầu các electron và positron mất năng lượng bỏi bức xạ hãm khi năng lượng giảm xuống quá trình phát bức xạ hãm giám đi cuối cùng háu hết năng lượng sẽ bị mất bởi quá trình ion hóa khô n g khí Positron sẽ bị hủy Các hạt m uon mất năng lượng chú yếu do ion hóa không khí Bức xạ hãm không ảnh hướng đến m u o n vì nãng lượng mất đi bởi bức xạ hãm phụ th uộc rất lớn vào khôi lượng (mà khối lượng m uon lớn hơn 200 lần electron) M ột quá trình m à tất cá các hạt tích điện đều trái qua là bức xạ Cherenkov Bức xạ này được tạo ra khi một hạt tích điện xuyên qua môi trường với tốc độ nhanh hơn tốc độ ánh sáng trong mỏi trường ấy Hiệu ứng này phụ thuộc vào tốc độ cùa hạt tới và chiết suất môi trường khúc xạ

hcm các hạt nhân nhẹ M ưa rào bắt nguồn từ tất cả các hạt nhân đểu phát triển theo một dạng đường giô n g nhau M ư a rào bắt nguồn bởi phôtôn khác ban chất so với mưa rào bắt nguồn từ các hạt nhân có xu hướng bị ảnh hướng bởi tương tác điện từ N hư vậy photon có khả nãng đâm xuyên sâu hơn hạt nhân.

Sất và proton gây ra m ư a rào diện rộng có số lượng electron cực đại bằng nhau nhưng tương tác đầu tiên xảy ra ở các độ cao khác nhau Đối với mưa rào bát đầu bởi một photon thì cực đại này cao hơn và nằm tại độ cao thấp hơn Trong trường hợp tia

vũ trụ trong dải nãng lượng 1 0 18- 1 0 20 eV, độ cao trung bình ở tương tác đầu tiên của Fe

cỡ 35 km, đối với proton cỡ 25km và đối với photon cỡ 20km

Các detector ghi nhận mưa rào diện rộng đều dựa tien việc ghi nhận hiệu ứng iôn hoá cua các hạt tích điện khi truyền qua vật chất M ặc dù trong mưa rào diện rộng muon chí là một thành phđn nhỏ so với electron và positron nhưng là hạt phù hợp nhât cho việc xác định Bởi vì m uon nặng hơn electron (khoảng 200 lần) nên khi đi qua bầu khí quyển ch ú n g bị tán xạ và khúc xạ ít hơn bởi từ trường của Trái đất M uon ion hóa mạnh hơn electron và như vậy có thế được xác định dễ dàng hơn

2 LẮ P Đ Ặ T D E T E C T O R

2.1 D etector H IS P A R C

Detector nhấp nháy m à chúng ta lắp đặt bao gồm 3 bộ phận: ban nhấp nháv bản dẫn sáng, và ống nhân q u an g điện chúng được gắn chặt với nhau thành mội khỏi bới một loại keo dán đạc biệt

B ản n h á p n h á y được làm từ vật liệu m ềm BC40Ồ (đó là hợp chất của C 1 0 H 1 1

và một vài kho án g the’ Flo) Mỗi bản nhấp nháy có kích thước 0.5 m X l.Om và đươc bảo vệ báng một lớp giấy đế tránh va đập và tránh dấu vân tay trong quá trình vận chuvến hay lắp đặt Nếu một hat tích điện đi qua vật liệu nhẩp nháy nó sẽ kích thích điện tử liên kết yêu với nguyên tử cua tâm vật liệu Thường các điện tử có năng lượng khoảng 50eV Thực ngh iệm rát hiếm khi quan sát được các điện tứ có năng lượng cao hơn Các điện tử “tự d o " này kích thích các diện tứ khác trong lớp vỏ nguyên tử cua tấm nhấp nháy, đưa n g u v ê n tử lên trạng thái kích thích Do thời gian song cua các trạng thái kích thích nho các nguyên tử có xu hướng trớ về các trang thái có năng lương

thấp hơn băng cách phát ra bức xạ photon Phần nãng lượng m ất đi cua hạt tích điện khi đi qua vật chất phụ thuộc khối lượng, nãng lượng của hạt tới và loại vật chất mà nó

đi qua Do quá trình m ấ t năng lượng là quá trình thống kê nên chúng ta đo phân bô các đỉnh xung của hạt tới ứng với một năng lượng nhất định Phân bo nàv gọi là phân bó Landau Trong hình 2.1 biểu diễn phân bố Landau của nhóm sô liệu lâv tại N IK H E F đối với pion 5 0 0 M e V đi q u a các tấm silicon có bể dầy khác nhau,

Với hạt có năng lượng thấp ( õ M e V ) sẽ dừng lại trong ban nhấp nháv và mát toàn bộ năng lượng của chúng Nhưng với hạt có nãng lượng cao như các m uon trong thành phần tia vũ trụ chi mất một phần nãng lượng cùa chúng Trong mưa rào dữ kiện

mà chúng ta m u ố n đo sẽ là những electron có nâng lượng trung bình 1.5MeV và các muon mất một năng lượng trung bình là 4M eV ớ trong tãm nhấp nháy Trong phán bố Landau có thê quan sát thấv từ sự kiện này tới sự kiện khác có m ột dai năng lượng bị mất

Bản đản sá n g c òn gọi là ban perspex có hình dạng giỏng đuôi cá đươc bao vệ

bởi lớp giấy bó n g đê tránh cọ xước

O ng nhán q u a n g đ iện P M T gồm một ông chân không, một đầu là cửa sổ trong

suốt làm băng thạch anh hoặc thủy tinh Bên trong của cửa sổ này được đặt một catot

để điện thẽ âm T ù y vào ống và cách sử dụng mà điện thê trên nó vào khoảng (-0.5 đẽn -3kV) Catot được làm bằng vật liệu có hiệu suất cao đối với hiệu ứng quang điện Một photon có thể giải phó n g m ộ t electron của vật liệu Hiệu suất lượng tứ của ống miêu tả

số lần điện tử được giải phóng bởi một photon như một hàm của bước sóng cùa photon Electron được giải phóng sẽ tạo ra một tín hiệu điện, tuv nhiên biên độ cùa tín h iệu

nhỏ Vì vậy, ta cần k h u y ế c h đại tín hiệu bằng cách đặt thêm nhiều dynode Dynode là

m ột đ ĩa k im lo ạ i đ ư ợ c p h ú n g o à i b ằn g lớ p vật liệ u ch ứ a n h iéu e le c tr o n liê n kết ló n g lé o

với nguyên tử, các electron này dễ dàng bứt ra khỏi dynode khi một electron với nãng lượng lớn hơn c ô n g thoát cùa vật liệu đập vào nó T hông thường một PM T bao gồm 10 đến 14 dynode, hiệu điện th ế giữa hai dynode liên tiếp bang nhau và dvnode sau dương hơn dynode trước m ột chút

Electron bật ra từ catot sẽ được hút vào từ trường cúa dynode đầu tien và khi đập vào dynode đầu tiên nó đã thu thêm một năng lượng bàng thê năng giữa catot và dynode đầu tiên (photon có năng lượng khoảng 2eV náng lượng liên kết cùa electron với vật liệu làm canot có giá trị nhỏ hơn) Sô electron bật ra từ dynode tý lệ với động năng của electron tới Các electron này se va chạm với dynode tiếp theo, khi đó sỏ electron được tạo ra sẽ nhiều hơn Chung sẽ đi qua các dynode và dừng lại ơ anode Photon được tạo ra trong tấm nhấp nháy sẽ đi qua ống nhãn quang điện được gắn với tấm dẫn sáng P M T dược sử dụng đê chuyển một tín hiệu ánh sáng cúa photon sang một tín hiệu điện Cấu tạo và hoạt động cua PM T được m ô tá theo hình sau:

c u rre n t-to -v o lta g e

a m p lifie r

Hình 2.2' Cữu tạo cnư P M Ĩ

i4

2.2 Q uá trìn h lắp đật

Đê ti n hành bọc m ột detector nhấp nháy chúng ta phải chuấn bị các dụng cụ như sau M ột lớp chăn sáng đó là lớp elastic dầy có m àu đen Cuộn lá nhôm có chiều rộng 60cm, đó là loại nhôm m ềm phản xạ ánh sáng rất tốt M ột bản nhấp nháy, một

bản dẫn sáng và một ó n g nhân quang điện (PMT) Ngoài ra còn có hồ, bãng dính (băng

dính hai mặt, băng dín h dẻo hai mặt), giấy ráp (loại hạt thô, loại hạt mịn), găng tay giấy lau, giấy tĩnh điện, cồn,

Bước 1: Ta bóc lớp giấy bảo vệ của các tấm nhấp nháy và tấm dẫn sáng tại cạnh

mà ta sẽ gắn ch ú n g vào với nhau Đầu tiên, ta dùng giấy ráp loại 1200 hạt đánh bóng Sau đó, dùng giấy ráp loại 2400 hạt đánh thật mịn đé khi gắn tránh có lỗ hớ dẫn đến ánh sáng bị khúc xạ tại đó Tiếp theo, ta dùng cồn rửa sạch bụi ban xung quanh chỗ đánh bóng và hồ còn dính lại khi bóc giấy nếu co, rồi đê cho cồn bay hơi hết Dùng loại băng dính có thể bóc ra m à không để lại keo quấn xung quanh hai tâm đó đổng thời tạo chữ V hoặc c h ữ I với m ục đích khi ta gan không đê keo rứt ra làm hỏng tăm nhấp nháy và tấm dẫn sáng (hình 2.4)

Bước 2: Ta phải cõ định thật chặt tấm nhấp nháy vào giá đỡ bằng các kẹp (hình 2.4) để tránh động đất trong khi gắn bới vì thời gian đế hổ khô là 24 giờ Nếu có động đất hay biến đ ộ n g địa chẫt thì sẽ gây ra có lỗ khí và ánh hướng tới ánh sáng đi trong detector

Bước 3: Đ ể gắn được bản dẫn sáng vào bản nhấp nháy chúng ta phái chế tạo một loại keo dán đạc biệt đó là keo “ EJ500” hay còn gọi là cem ent bao gồm 2 thành phần với tỉ lệ (optical cem en t : hardener = 4 : 1) Đặc l.nh cúa keo là đỏng sau 20 phút

và cứng lại sau 24 giờ Hơn nữa loại hồ này còn có chiết suất giông như hai tấm nháp nháy và dẫn sáng C h ú n g ta sẽ tao lOg hồ cho một tấm detector Khi đã đù hai thành phần ta dùng đ ũ a thuv tinh khuây thật chậm trong khoáng 3 phút đe tránh bọt khí ớ

trong h ồ ta s ẽ thu đ ư ợ c h ổ tro n g SUỐI N ế u h ổ c ó quá n h iề u bọt k h í ta phải c h o h ó v à o

buồng bọt để loại khí

Bước 4: Khi đã có hồ ta hút hổ băng xi lanh to mới roi bơm từ từ lẽn chỏ mép gắn cua tấm n h ấp n h áy \ử dùng đũa thuý tinh dàn đêu hỏ ra Tiép dó ta đặt một dáu lấm dẫn sáng x u ò n g tâm nhâp nháv và hạ dãn dãn tám đó xuống theo góc nho dán Mục đích đế tránh bọt khí to tại nơi gan làm cho ánh sang ẽ bị bé cong khi đi trong

detector Cuôi c ù n g ta dù n g kẹp cố định chặt tấm đó để cho hồ cứng lại Sau 24 giờ ta tháo tấm đó ra khỏi giá đ ỡ và tiến hành bọc.

Hình 2.3: Cân Libra

Hình 2.4: Gắn tám nhấp nháy rc'ri tăm (lun sáng

C h ú ý: Đ ế tránh hô cứng lại xung quanh chỗ gán thì sau khoang 15-20 phút ta

gỡ bỏ luôn bãng dính và hình chữ V lúc đo hồ đang ớ dạng dẻo ta dẻ dàng dùng tay bóc ra được

Bước 5: C h ú n g ta đi g ăng tay đế tiến hành bọc tarn detector Cắt tâm chăn sáng

(170cm X 120cm ) và 2 tám lá AI kích thước ( 170cm X 6 0 c m ) trai lên mật bàn và dùng

16

cồn lau sạch bụi trên từng tấm, để ít phút cho cồn bay hết Ta đặt tấm chắn sáng xuòng dưới sau đó đặt m ộ t tấm lá nhôm lên bên trên.

Hình 2.5: K ết c/ud SCIII khi Ị>ấn hồ

Đầu tiên ta sẽ bọc lá AI để phản xạ toàn bộ ánh sáng sinh ra trong detector Đe

nó nhẹ nhàng lên lá AI m à ta chuẩn bị từ trước tránh không được đê lá AI bị rách làm ánh sáng đi ra bên ngoài, do các góc của tấm rất cứng và dề làm rách lá AI nên ta có thể kê mỗi góc m ột m iế n g Al

DAI HỌ C Q U O C GIA HA NOI 'Í?UNG Tâm t h ò n g tin thụ ViỆH

01/991

Hình 2.6: Bọc lá AI

Lấy tấm lá AI thứ hai đê lên trên tấm nhấp nháy bọc c ố định lại bang bang dính (hình 2.6 và 2.7) Khi đã bọc xong lá AI ta bọc tấm đến tấm chán sáng màu đen bén ngoài và dùng bãng dính dính chặt Tấm chắn sáng có tác dụng ngân toàn bộ ánh sáng Mặt trời đi vào trong d etector ảnh hường đến tín hiệu sáng

Bước 6: Sau khi đã bọc xong tấm detector, ta tiến hành gắn ong nhân quang điện PMT C húng ta lấy bãng dính déo hai mặt cát một miếng tròn vừa với đáu của PMT rồi dán ch ú n g vào đầu của detector Do bãng dính đó không đu độ chác chán đế giữ nên ta dù n g 4 que gỗ đặt xung quanh một nửa ớ detector, một nứa ớ ống nhân quang điện và dù n g băng dính đen một mật quấn tròn theo hình xoán ồc dọc theo ỗng nhân quang điện đẽ tránh ánh sáng lọt vào Làm tương tự ta cũng có detector thứ hai sau khi đã có hai detector ta tiến hành kết nòi với thiết bị và may tính theo đế thu thâp

sõ liệu ban đầu