RU2586890C1 - Method of determining range and height of short-pulse altitude x-ray source using ground-based photodetector - Google Patents
Method of determining range and height of short-pulse altitude x-ray source using ground-based photodetector Download PDFInfo
- Publication number
- RU2586890C1 RU2586890C1 RU2015104358/07A RU2015104358A RU2586890C1 RU 2586890 C1 RU2586890 C1 RU 2586890C1 RU 2015104358/07 A RU2015104358/07 A RU 2015104358/07A RU 2015104358 A RU2015104358 A RU 2015104358A RU 2586890 C1 RU2586890 C1 RU 2586890C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- source
- zenith
- radiation
- height
- ray
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к разностно-дальномерным способам определения координат импульсных источников ионизирующих и электромагнитных излучений.The invention relates to differential-ranging methods for determining the coordinates of pulsed sources of ionizing and electromagnetic radiation.
Известен способ [1] определения координат источника радиоизлучения (ИРИ) в пространстве. Сущность способа: в качестве поверхностей положения ИРИ используются плоскости, содержащие линию положения ИРИ, представляющую собой пересечение двух гиперболических поверхностей положения, соответствующих разностно-временным измерениям. Способ основан на приеме сигнала ИРИ четырьмя антеннами, измерении трех разностей времен приема сигнала антеннами, образующими измерительные базы, последующей обработке результатов измерений с целью вычисления значений параметров положения ИРИ и вычисления координат ИРИ как точки пересечения трех плоскостей положения. В итоге происходит однозначное определение линейных координат. Недостатком способа является необходимость наличия нескольких антенн, а также необходимость привязки к системе единого времени.A known method [1] of determining the coordinates of a source of radio emission (IRI) in space. The essence of the method: as the position surfaces of the IRI, planes are used that contain the line of position of the IRI, which is the intersection of two hyperbolic position surfaces corresponding to time-difference measurements. The method is based on the reception of an IRI signal by four antennas, measuring the three differences in signal reception times by the antennas that form the measuring bases, subsequent processing of the measurement results in order to calculate the values of the IRI position parameters and calculate the IRI coordinates as the intersection of three position planes. As a result, an unambiguous determination of linear coordinates occurs. The disadvantage of this method is the need for multiple antennas, as well as the need for binding to a single time system.
Известен также способ [2] определения местоположения источника излучения энергии по двум пунктам наблюдения, расстояние между которыми неизвестно. Сигнал от неизвестного источника регистрируется на двух пунктах связи и на этих же пунктах регистрируется сигнал от известного источника, затем измеряется разница во времени прихода сигналов. Далее по разнице во времени для известного источника определяется расстояние между пунктами связи и определяются координаты источника излучения энергии. Недостатком способа является необходимость проведения измерений не менее чем в двух пунктах регистрации, а также необходимость наличия известного источника излучения.There is also known a method [2] for determining the location of an energy radiation source at two observation points, the distance between which is unknown. The signal from an unknown source is recorded at two points of communication and the signal from a known source is recorded at the same points, then the difference in the time of arrival of the signals is measured. Further, according to the time difference for a known source, the distance between the communication points is determined and the coordinates of the energy radiation source are determined. The disadvantage of this method is the need for measurements in at least two registration points, as well as the need for a known radiation source.
Прототипом может служить способ [3] засечки ядерных взрывов по флуоресцентному излучению, реализованный в США. Угол обзора фотоприемного устройства - 120 угловых градусов, обнаружение ядерного взрыва происходит по оптическому флуоресцентному излучению светящегося слоя атмосферы. Основным недостатком способа является необходимость расположения нескольких фотоприемных устройств для определения направления на ядерный взрыв.The prototype can be a method [3] for detecting nuclear explosions by fluorescence radiation, implemented in the USA. The viewing angle of the photodetector is 120 angular degrees, a nuclear explosion is detected by the optical fluorescent radiation of the luminous layer of the atmosphere. The main disadvantage of this method is the need for the location of several photodetectors to determine the direction of a nuclear explosion.
Технический результат предлагаемого изобретения заключается в том, что измерения проводятся с помощью одного фотоприемного устройства и не требуется привязка к системе единого времени.The technical result of the invention lies in the fact that the measurements are carried out using a single photodetector and does not require binding to a single time system.
Технический результат в предлагаемом способе достигается тем, что измеряют зенитный угол источника рентгеновского излучения и разность времен прихода импульсов оптического флуоресцентного излучения, приходящего из направления на источник рентгеновского излучения и из зенита, а дальность от фотоприемного устройства до источника рентгеновского излучения и его высоту определяют по определенным соотношениям.The technical result in the proposed method is achieved by measuring the zenith angle of the x-ray source and the difference in the arrival times of pulses of optical fluorescence radiation coming from the direction to the x-ray source and from zenith, and the distance from the photodetector to the x-ray source and its height are determined by certain correlation.
Схема реализации способа представлена на фигуре 1, где 1 - земная поверхность; 2 - высота z светящегося слоя атмосферы; 3 - источник импульсного рентгеновского излучения; 4 - высота источника Н; 5 - дальность D до источника 3; 6 - направление в зенит; 7 - фотоприемное устройство, 8 - точка пересечения рентгеновского луча и направления в зенит 6; 9 - рентгеновский луч, идущий в направлении на зенит от источника к точке 8, находящейся на высоте z; ϑ - зенитный угол источника.The implementation scheme of the method is presented in figure 1, where 1 is the earth's surface; 2 - height z of the luminous layer of the atmosphere; 3 - source of pulsed x-ray radiation; 4 - the height of the source H; 5 - range D to
Суть предлагаемого способа состоит в следующем. Пусть на высоте Н порядка 100 км и более, и которую нужно определить, возник импульсный источник рентгеновского излучения. Длительность импульса мала и составляет 20-50 нс. Рентгеновские лучи интенсивно поглощаются воздухом на высоте z, равной примерно 80 км.The essence of the proposed method is as follows. Suppose that at an altitude of H of the order of 100 km or more, and which must be determined, a pulsed source of x-ray radiation has arisen. The pulse duration is short and amounts to 20-50 ns. X-rays are intensely absorbed by air at a height z of approximately 80 km.
Поглощение в слое атмосферы происходит в основном из-за фотоэффекта, при котором возникает поток электронов. Эти электроны, взаимодействуя с атомами и молекулами воздуха, приводят их в метастабильные состояния возбуждения. Снятие возбуждения на такой высоте происходит преимущественно излучательным путем. Вследствие этого на высоте z возникает флуоресцентное свечение воздуха, подобное северному сиянию. Спектр свечения линейчатый, с характерными линиями на различных длинах волн в диапазоне от 0,35 до 1,5 мкм. Таким образом происходит преобразование рентгеновского излучения в оптическое флуоресцентное. Это оптическое излучение регистрирует фотоприемное устройство (ФПУ), установленное в пункте 7. Из-за того, что длительность рентгеновского импульса мала, в пункте 7 наблюдают яркую вспышку сначала в направлении 5 на источник 3, а затем наблюдают узкую светящуюся эллипсовидную фигуру, быстро распространяющуюся по небосводу. Когда эта фигура достигает направления в зенит в точке 8, возникает короткий импульс оптического излучения, который регистрируют при помощи ФПУ 7. Фотоприемное устройство 7 имеет два поля зрения: одно широкое примерно в 120 угловых градусов, охватывающее весь небосвод; второе - узкое поле зрения с углом примерно 2-4 угловых градуса, направленное в зенит в точку 8. В широком поле зрения регистрируют момент и направление 5 прихода прямого оптического излучения и измеряют угол ϑ между направлением 5 на источник 3 и направлением 6 в зенит. В узком поле зрения регистрируют время прихода импульса оптического флуоресцентного излучения и измеряют разность Δt времен прихода импульсов из направления на источник 3 и зенитного направления 6. Дальность D до источника определяют по установленному соотношению:Absorption in the atmosphere occurs mainly due to the photoelectric effect, in which an electron flux occurs. These electrons, interacting with atoms and molecules of air, lead them to metastable states of excitation. The removal of excitation at such a height occurs predominantly by radiation. As a result, a fluorescent glow of air similar to the northern lights arises at a height of z. The emission spectrum is linear, with characteristic lines at different wavelengths in the range from 0.35 to 1.5 microns. Thus, the conversion of x-rays into optical fluorescence occurs. This optical radiation is detected by a photodetector (FPU) installed in
где с - скорость света; z - высота светящегося слоя атмосферы; Δt - измеренная разность времен прихода на фотоприемное устройство импульсов оптического флуоресцентного излучения в направлении на источник и в зенит; ϑ - измеренный зенитный угол источника. Высота Н источника определяется по формулеwhere c is the speed of light; z is the height of the luminous layer of the atmosphere; Δt is the measured difference in the times of arrival of optical fluorescence pulses to the photodetector in the direction of the source and zenith; ϑ is the measured zenith angle of the source. The height H of the source is determined by the formula
Таким образом, измерив параметры Δt и ϑ, определяют дальность до источника и его высоту с помощью одного фотоприемного устройства, что является преимуществом данного способа по отношению к уже существующим.Thus, by measuring the parameters Δt and ϑ, they determine the distance to the source and its height using a single photodetector, which is an advantage of this method over existing ones.
Источники информацииInformation sources
1. Сайбель А.Г., Гришин П.С. Разностно-дальномерный способ определения координат источника радиоизлучения и реализующее его устройство / Патент №2309420 - Россия, 2007 г.1. Saibel A.G., Grishin P.S. The differential-range measuring method for determining the coordinates of a radio emission source and its device / Patent No. 2309420 - Russia, 2007
2. Андерсон Н.С. Система определения местоположении источников излучения энергии по двум пунктам наблюдения / Патент №3137854 США, 1964 г.2. Anderson N.S. A system for determining the location of energy radiation sources at two observation points / Patent No. 3137854 USA, 1964
3. Уэстервельт Д.Р., Термин X. Лос-аламосская система обнаружения флуоресценции атмосферы. // ТИИЭР, 1965, т. 53, №12, с. 2287-2292.3. Westervelt DR, Term X. Los Alamos atmospheric fluorescence detection system. // TIIER, 1965, v. 53, No. 12, p. 2287-2292.
Claims (1)
и
где с - скорость света; z - высота светящегося слоя атмосферы; Δt - измеренная разность времен прихода на фотоприемное устройство импульсов оптического флуоресцентного излучения в направлении на источник и в зенит; ϑ - измеренный зенитный угол источника. A method for determining the range and height of a short-pulse high-altitude x-ray source using a ground-based photodetector, including detecting pulses of optical fluorescence radiation from the atmosphere resulting from the exposure of the x-ray from the source to the atmosphere, characterized in that the zenith angle of the x-ray source and the pulse arrival time difference are measured optical fluorescence radiation coming from the direction to the x-ray source and radiation from zenith, and the distance D from the photodetector to the source of x-ray radiation and its height H is determined by the formulas:
and
where c is the speed of light; z is the height of the luminous layer of the atmosphere; Δt is the measured difference in the times of arrival of optical fluorescence pulses to the photodetector in the direction of the source and zenith; ϑ is the measured zenith angle of the source.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015104358/07A RU2586890C1 (en) | 2015-02-10 | 2015-02-10 | Method of determining range and height of short-pulse altitude x-ray source using ground-based photodetector |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015104358/07A RU2586890C1 (en) | 2015-02-10 | 2015-02-10 | Method of determining range and height of short-pulse altitude x-ray source using ground-based photodetector |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2586890C1 true RU2586890C1 (en) | 2016-06-10 |
Family
ID=56115679
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2015104358/07A RU2586890C1 (en) | 2015-02-10 | 2015-02-10 | Method of determining range and height of short-pulse altitude x-ray source using ground-based photodetector |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2586890C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2626016C1 (en) * | 2016-08-22 | 2017-07-21 | Федеральное государственное казенное учреждение "12 Центральный научно-исследовательский институт" Министерства обороны Российской Федерации | Method of determining the location of short-pulse altitude source of x-ray radiation by means of cosmic basis |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2032919C1 (en) * | 1992-04-22 | 1995-04-10 | Борис Андреевич Спасский | Method of measurement of low altitudes and device for its realization |
RU2072530C1 (en) * | 1993-04-27 | 1997-01-27 | Борис Андреевич Спасский | Method and device for measuring high altitudes |
US6206566B1 (en) * | 1998-11-02 | 2001-03-27 | Siemens Aktiengesellschaft | X-ray apparatus for producing a 3D image from a set of 2D projections |
US6300895B1 (en) * | 1994-05-02 | 2001-10-09 | Thomson-Csf | Discreet radar detection method and system of implementation thereof |
RU2236024C1 (en) * | 2003-02-11 | 2004-09-10 | Центральный научно-исследовательский и опытно-конструкторский институт робототехники и технической кибернетики | Method and x-ray altimeter for measuring low altitudes |
RU2269794C2 (en) * | 2003-12-15 | 2006-02-10 | Открытое акционерное общество "Московский научно-исследовательский институт "АГАТ" (ОАО "МНИИ "АГАТ") | Mode of location of targets |
-
2015
- 2015-02-10 RU RU2015104358/07A patent/RU2586890C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2032919C1 (en) * | 1992-04-22 | 1995-04-10 | Борис Андреевич Спасский | Method of measurement of low altitudes and device for its realization |
RU2072530C1 (en) * | 1993-04-27 | 1997-01-27 | Борис Андреевич Спасский | Method and device for measuring high altitudes |
US6300895B1 (en) * | 1994-05-02 | 2001-10-09 | Thomson-Csf | Discreet radar detection method and system of implementation thereof |
US6206566B1 (en) * | 1998-11-02 | 2001-03-27 | Siemens Aktiengesellschaft | X-ray apparatus for producing a 3D image from a set of 2D projections |
RU2236024C1 (en) * | 2003-02-11 | 2004-09-10 | Центральный научно-исследовательский и опытно-конструкторский институт робототехники и технической кибернетики | Method and x-ray altimeter for measuring low altitudes |
RU2269794C2 (en) * | 2003-12-15 | 2006-02-10 | Открытое акционерное общество "Московский научно-исследовательский институт "АГАТ" (ОАО "МНИИ "АГАТ") | Mode of location of targets |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2626016C1 (en) * | 2016-08-22 | 2017-07-21 | Федеральное государственное казенное учреждение "12 Центральный научно-исследовательский институт" Министерства обороны Российской Федерации | Method of determining the location of short-pulse altitude source of x-ray radiation by means of cosmic basis |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Aguilar et al. | Time calibration of the ANTARES neutrino telescope | |
Abbasi et al. | Indications of proton-dominated cosmic-ray composition above 1.6 EeV | |
Stolzenburg et al. | Luminosity of initial breakdown in lightning | |
CN103792544B (en) | Vibration-rotary Raman-Mie scattering multi-wavelength laser radar system and method for work thereof | |
Abu-Zayyad et al. | A measurement of the average longitudinal development profile of cosmic ray air showers between 1017 and 1018 eV | |
CN103033523B (en) | Novel positron annihilation spectrometer and measurement method thereof | |
Sommers et al. | Ultra-high-energy gamma-ray astronomy using atmospheric Cerenkov detectors at large zenith angles | |
Zhang et al. | Three-dimensional imaging Lidar system based on high speed pseudorandom modulation and photon counting | |
Østgaard et al. | Simultaneous observations of EIP, TGF, Elve, and optical lightning | |
Liu et al. | Performances and long-term stability of the LHAASO-KM2A prototype array | |
RU2586890C1 (en) | Method of determining range and height of short-pulse altitude x-ray source using ground-based photodetector | |
US10527561B2 (en) | Device and method for analysis of material by neutron interrogation | |
Stolzenburg et al. | Ultra-high speed video observations of intracloud lightning flash initiation | |
Cao et al. | Ultra high energy ντ detection with a cosmic ray tau neutrino telescope using fluorescence/Cerenkov light technique | |
RU2626016C1 (en) | Method of determining the location of short-pulse altitude source of x-ray radiation by means of cosmic basis | |
Otte et al. | Trinity: An air-shower imaging system for the detection of ultrahigh energy neutrinos | |
Stepanyan et al. | Observations of the flux of very-high-energy gamma rays from the blazar 3C 66A | |
Steinvall et al. | High resolution ladar using time-correlated single-photon counting | |
RU100635U1 (en) | DEVICE FOR DETECTION OF OPTICAL AND OPTICAL-ELECTRONIC OBJECTS | |
Fuglestad | Multi Pulse Terrestrial Gamma-ray Flashes and optical pulses of lightning observed by ASIM | |
Sand et al. | Remote optical detection of alpha radiation | |
Creusot et al. | PMT measurements in Antares | |
Biktemerova et al. | Search for extreme energy cosmic ray candidates in the TUS orbital experiment data | |
Fujii et al. | A next-generation ground array for the detection of ultrahigh-energy cosmic rays: the Fluorescence detector Array of Single-pixel Telescopes (FAST) | |
Ivanov et al. | Investigation of the effect of noise parameters of a 3D lidar on the error in estimating relief signatures of distant objects from 2D field intensity distributions of reflected radiation |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190211 |