Μελέτη και οπτικός χαρακτηρισμός του etalon για το μοριακό δίαυλο συστήματος ατμοσφαιρικής επισκόπησης σε παρατηρητήρια κοσμικών ακτίνων

Abstract

Η κοσμική ακτινοβολία από την ανακάλυψή της μέχρι και σήμερα αποτέλεσε σημαντικό πεδίο έρευνας για τους επιστήμονες. Μερικοί από τους τομείς που εξάπτουν το ενδιαφέρον είναι η προέλευσή της, ο τρόπος δημιουργίας της, οι αλληλεπιδράσεις της με τα στοιχεία του σύμπαντος αλλά και τη Γη - συμπεριλαμβανομένης και της Ατμόσφαιρας - και η επίδρασή της σε βιολογικούς οργανισμούς αλλά και ηλεκτρονικά συστήματα. Για τη μελέτη της κοσμικής ακτινοβολίας εφευρέθηκε πλήθος συστημάτων ανίχνευσης και επεξεργασίας δεδομένων. Αρχικός στόχος ήταν η απόδειξη της ύπαρξής της και μετέπειτα η επέκταση της έρευνας στην κατεύθυνση της λύσης του μυστηρίου της προέλευσής και των διαδικασιών αλληλεπίδρασής της με άλλα σωματίδια και ακτινοβολία. Η πλέον σύγχρονη και ελπιδοφόρα μέθοδος για τη μελέτη της κοσμικής ακτινοβολίας είναι η ανίχνευση της ακτινοβολίας Cerenkov η οποία παράγεται μέσω του ατμοσφαιρικού καταιγισμού καθώς τα σωματίδια της κοσμικής ακτινοβολίας εισέρχονται στην ατμόσφαιρα. Κύριος παράγοντας που επηρεάζει την ανίχνευση της ακτινοβολίας Cerenkov είναι η σκέδασή της από το αεροζόλ το οποίο αποτελείται από αιωρούμενα σωματίδια στην ατμόσφαιρα. Στα σύγχρονα παρατηρητήρια που εγκαθίστανται για τη μελέτη της κοσμικής ακτινοβολίας, είναι απαραίτητη η προμελέτη της ατμόσφαιρας για την αποφυγή εξαγωγής ανακριβών αποτελεσμάτων. Η ερευνητική ομάδα του ΕΜΠ που ασχολείται με την κοσμική ακτινοβολία και την ακτινοβολία - γ πολύ υψηλής ενέργειας, έχει στρέψει το ενδιαφέρον της στην κατεύθυνση της ατμοσφαιρικής επισκόπησης. Η προσπάθεια αυτή έχει στόχο την ανάπτυξη ενός πρότυπου δέκτη HSRL για τη μελέτη της συνάρτησης φάσης του αεροζόλ. Κύριος στόχος της παρούσας Διπλωματικής Εργασίας είναι η κατασκευή μηχανισμού ανάρτησης του Fabry- Perot etalon μέσω του οποίου γινεται η μελέτη της σκέδασης της ακτινοβολίας από τα μόρια του αεροζόλ. x Παράλληλα επιδιώχθηκε να καταδειχθούν οι επιδόσεις του etalon, όσον αφορά στην ακρίβεια των μετρήσεων αλλά και να ελεγχθούν οι προδιαγραφές των στοιχείων της κατασκευής.

Cosmic rays have been so far a significant area of research for scientists. Some of the issues that intrigue the interest are: its origin, the way are being created, the interaction with the elements of the universe and the Earth – including the Atmosphere – and its impact on biological beings and electronic systems. In order to study cosmic rays there has been invented many detection and data processing systems. The first aim was to prove their existence and afterwards to expand the research in order to solve the mystery of the origin and the interactions with other particles and radiation. The most modern and promising method for the study of cosmic rays is the detection of Cerenkov radiation, which is a part of the air shower that is genereted as the particles of cosmic radiation enter the atmosphere. The main factor affecting the detection of Cerenkov radiation is the scattering by the aerosols and molecules of the atmosphere. In modern observatories established for the study of cosmic rays in order to prevent the export of inaccurated results, it is necessary to study the atmosphere. The research team at NTUA that deals with cosmic rays and very high energy γ rays, is focused on the overview of the atmoshpere. This effort aims to develop a standard HSRL receiver to study the phase function of aerosols. The main objective of this thesis is the design and the construction of a support mechanism for the Fabry-Perot etalon through which we study the scattering of radiation by aerosols and atmosphere molecules. On the same time there has been an effort to study the performance of the etalon, in terms of accuracy and to check the specifications of the elements of the construction.