Учёные разработали крупноапертурный мюонный телескоп метрового масштаба, который станет ключевым инструментом для наземной калибровки трёхмерного калориметра (CALO) будущего космического эксперимента HERD на Китайской космической станции.
Калориметр состоит из 7500 миниатюрных кристаллов LYSO, и точность его калибровки требует устройства с пространственным разрешением на уровне миллиметра.
Центральной особенностью телескопа стала гибридная схема детектирования: сочетание пластиковых сцинтилляционных брусков и прослойки из сцинтилляционных волокон. Такая комбинация позволяет одновременно добиться высокой точности определения координат мюонов и существенно сократить число считывающих электронных каналов, снижая стоимость системы. Геометрически установка состоит из двух суперслоёв размером 1×1 м2, разнесённых на метр, каждый из которых включает два ортогональных слоя из 18 детекторных модулей.
Каждый модуль объединяет длинный сцинтилляционный брусок и двухслойный волоконный мат. Проходящий мюон одновременно активирует брусок, давая грубую координату и триггер, и волоконный мат, который точно фиксирует позицию события. Такая схема позволяет реконструировать координаты частицы с минимальным числом фотодетекторов — всего 36 на слой, или 144 для всего телескопа.
Система сбора данных обрабатывает сигналы со 144 каналов в реальном времени, отбирая события по заданной логике триггера и фиксируя только валидные треки мюонов. Верификация компонентов показала высокую стабильность и однородность отклика: коэффициент усиления фотоумножителей и эффективность волоконных слоёв оставались в пределах допустимых вариаций, что подтверждает надёжность конструкции.
Испытания телескопа показали, что его пространственное разрешение достигает 1,89 мм, а общая эффективность детектирования превышает 85%. Такой результат полностью удовлетворяет требования к калибровке HERD и демонстрирует успешность предложенной архитектуры.
Разработанный телескоп не ограничен только задачами космического эксперимента: с небольшими модификациями его конструкцию можно использовать в других проектах, где требуется точное, экономичное и масштабируемое отслеживание заряженных частиц, включая геологию, археологию и системы контроля.