Звіт по науково-дослідній роботі. Дудник Олексій Володимирович. Розробка концепції та відпрацювання модулів прототипу компактного приладу з реєстрації високоенергетичних заряджених частинок у космосі для наносупутників у форматі CubeSat. Шифр - "МІРА-19"

Реєстраційний номер

0220U102519, 0119U102431 , Науково-дослідна робота

Назва роботи

Розробка концепції та відпрацювання модулів прототипу компактного приладу з реєстрації високоенергетичних заряджених частинок у космосі для наносупутників у форматі CubeSat. Шифр - "МІРА-19"

Назва етапу роботи

Керівник роботи

Дудник Олексій Володимирович, Доктор фізико-математичних наук

Дата реєстрації

16-03-2020

Організація виконавець

Радіоастрономічний інститут НАН України

Опис етапу

Об'єкт дослідження – спеціальне програмне забезпечення, структура інформаційного масиву модуля цифрової обробки інформації прототипу компактного приладу з реєстрації високоенергетичних заряджених частинок у космосі для наносупутників у форматі CubeSat. Мета роботи моделювання відгуків сцинтиляційних детекторів на перетинання сенсорів зарядженими частинками високих енергій методом Монте-Карло. Розробка робочої документації і виготовлення детекторної головки, утримувачів плат аналогової та цифрової обробки сигналів. Розробка спеціального програмного забезпечення для мікроконтролеру, виготовлення та перевірка працездатності друкованої плати цифрової обробки сигналів. Метод дослідження – використання Цернівської бібліотеки програм GEANT4 для Монте-Карло моделювання відгуків сцинтиляційних детекторів на перетинання сенсорів зарядженими частинками високих енергій; системи автоматизованого проектування (САПР) SolidWorks для розробки робочої конструкторської документації на виготовлення загальної конструкції лабораторного макету мініатюрного реєстратора електронів і протонів МіРА_ер; верстатного парку Радіоастрономічного інституту для виготовлення коліматорів, утримувачів сенсорів та складання детекторної головки в цілому, а також для виготовлення утримувачів друкованих плат аналогової і цифрової обробки та детекторної головки. Результати та наукова новизна – здійснене комп’ютерне моделювання відгуків сцинтиляційних детекторів, виготовлених на основі монокристалів п-терфеніла, на перетинання сенсорів заряджених частинок високих енергій з використанням бібліотеки програм GEANT4. В процесі моделювання були імплементовані геометрії коліматору, детекторів та їхніх тримачів. Використовувався пакет G4EMLowEPPhysics, у якості джерела опромінення було площинне джерело, частинки з якого покривали всю активну площу першого детектора. В результаті були отримані величини поглинених енергій як функції енергій первинних електронів і протонів.Розроблена ескізна конструкторська документ 

Опис продукції

Залежності поглинених енергій в сцинтиляційних детекторах від енергії електронів і протонів магнітосферного походження розраховані методом Монте-Карло з використанням Цернівської бібліотеки програм GEANT4 при прямокутному падінні потоку частинок на зовнішній діаметр коліматору. Робоча конструкторська документації на виготовлення детекторної головки доопрацьована за результатами Монте-Карло моделювання процесів проходження частинок крізь монокристали п-терфенілу, оформлені у середі САПР SolidWorks. Деталі коліматору, утримувачів сенсорів, друкованих плат аналогової і цифрової обробки виготовлені з дюралюмінію з використанням верстатного парку Радіоастрономічного інституту НАН України. Друкована плата цифрової обробки сигналів містить два 32-розрядних мікроконтролери загального призначення STM32F407. Наявність цифро-аналогових перетворювачів у мікроконтролерах дозволяє перевірити поданням тестових сигналів функціонування аналогового тракту. Другий мікроконтролер, “спілкуючись” через послідовний інтерфейс, перевіряє функціонування першого. А працездатність другого мікроконтролера перевіряє бортовий комп'ютер, підвищуючи надійність системи таким чином.

Автори роботи

Бойко Володимир Олександрович
Грабовий Олександр Петрович
Лазарєв Ігор Вікторович

Додано/оновлено в НРАТ

2020-04-01