| _version_ |
1828460935290814464
|
| author |
Στεργιάκης, Σταμούλης
|
| author2 |
Παπαγεωργίου, Κωνσταντίνος
|
| author_facet |
Παπαγεωργίου, Κωνσταντίνος
Στεργιάκης, Σταμούλης
|
| author_sort |
Στεργιάκης, Σταμούλης
|
| collection |
DSpace
|
| description |
Η διπλωματική εργασία εκπονήθηκε στο πλαίσιο του πειράματος HELYCON του προγράμματος INTERREG και σε συνεργασία του Εργαστηρίου Εφαρμοσμένης Φυσικής του Τμήματος Μηχανικών Οικονομίας και Διοίκησης του Πανεπιστημίου Αιγαίου με το Πανεπιστήμιο Πατρών και το ΕΚΕΦΕ «ΔΗΜΟΚΡΙΤΟΣ». Στο πρώτο μέρος της εργασίας πραγματοποιείται μία εισαγωγή στις έννοιες του ηλεκτρομαγνητισμού με επεξήγηση του ηλεκτρομαγνητικού πεδίου και του ηλεκτρομαγνητικού κύματος, καθώς και μία μαθηματική προσέγγιση των ανωτέρω ως προς τις εξισώσεις και τις μονάδες μέτρησης οι οποίες τα απαρτίζουν. Επιπλέον, αναλύεται το σύνολο του φάσματος ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας ιονίζουσας και μη, οι πηγές του, οι βιολογικές επιδράσεις που προκαλεί κάθε τμήμα του φάσματος σε ζωντανούς οργανισμούς και παρουσιάζονται επιστημονικά τόσο οι μηχανισμοί αλληλεπίδρασης όσο και ο ρυθμός απορρόφησης της ακτινοβολίας από βιολογικούς ιστούς. Εστιάζοντας στο τομέα τον αστρονομικών παρατηρήσεων, περιγράφεται το φαινόμενο του καταιονισμού κοσμικών σωματιδίων καθώς και οι επικρατέστεροι μηχανισμοί παραγωγής ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας από κοσμικούς καταιονισμούς. Σημαντικές παράμετροι αποτελούν οι επιδράσεις του μαγνητικού πεδίου της Γης αλλά και αυτές των καιρικών φαινομένων. Η εργασία παρέχει μία πλήρη αποτύπωση ως προς τη δομή, τις λειτουργίες και τις προοπτικές ανίχνευσης κοσμικών φαινομένων τις οποίες εμφανίζουν εργαστήρια και σταθμοί του εξωτερικού όπως είναι το Lofar και το Lopes. Εστιάζοντας στο σταθμό ανίχνευσης του Εργαστηρίου Εφαρμοσμένης Φυσικής του τμήματος Μηχανικών Οικονομίας και Διοίκησης του Πανεπιστημίου Αιγαίου στη Χίο, επιχειρεί να παρουσιάσει τις δυνατότητες ανίχνευσης ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας η οποία παράγεται όταν υψηλής ενέργειας κοσμικές ακτίνες εισέρχονται στην ατμόσφαιρα και συγκρούονται με τα άτομα αυτής. Κατά συνέπεια, παράγεται ένας καταιονισμός σωματιδίων εκ των οποίων τα ηλεκτρόνια και τα ποζιτρόνια διαχωρίζονται από το μαγνητικό πεδίο της Γης παράγοντας ακτινοβολία διπόλου. Ο σταθμός έχει τη δυνατότητα να ανιχνεύσει την εν λόγω ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία στη περιοχή των ραδιοσυχνοτήτων (10-90 MHz). Επιπλέον, τα πλεονεκτήματα που απορρέουν από το συνδυασμό της ανωτέρας μεθόδου με αυτή της ανίχνευσης κοσμικών σωματιδίων μέσω ανιχνευτών σπινθηρισμού αποτελούν σημαντικό παράγοντα ως προς τη δυναμική του σταθμού. Στο δεύτερο μέρος της εργασίας υπήρξε μία διεξοδική περιγραφή στη λειτουργία του σταθμού ανίχνευσης ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας και στα μέρη από τα οποία απαρτίζεται το όλο σύστημα. Συγκεκριμένα παρουσιάστηκε η λειτουργία της κεραίας λήψης Η/Μ ακτινοβολίας, της μονάδας λήψης και ψηφιοποίησης Η/Μ σημάτων (RCU), της μονάδας επεξεργασίας σημάτων (RSP), της μονάδας δημιουργίας και διανομής του χρόνου (TDS), της μονάδας ελέγχου (LCU) καθώς και της μονάδας παροχής της απαιτούμενης ισχύος (SPU). Στη συνέχεια αναλύονται τα εργαστηριακά δεδομένα τα οποία ελήφθησαν τόσο σε τρέχοντα όσο και σε μεταγενέστερο χρόνο και με τη βοήθεια του κατάλληλου λογισμικού πραγματοποιείται η εξαγωγή διαγραμμάτων. Τα διαγράμματα αυτά αποτελούν καταγραφή των ληφθέντων ηλεκτρομαγνητικών παλμών οι οποίοι αποτυπώνονται είτε με άξονες αναφοράς τη συχνότητα και την ισχύ (db) που εμφανίζονται, είτε με τη μορφή του δυναμικού φάσματος. Η τελευταία μέθοδος καταγραφής η οποία αποτελεί το πυρήνα της παρούσης εργασίας, αποτυπώνει ηλεκτρομαγνητικούς παλμούς στον άξονα συχνότητας - χρόνου προσδίδοντάς τους διαφορετική χρωματική καταγραφή ανάλογα με το ύψος ισχύος που εμφανίζουν. Με αυτό τον τρόπο η τεχνική του δυναμικού χρωματικού φάσματος παρέχει μέγιστη συνεισφορά στο διαχωρισμού των παλμών οι οποίοι προέρχονται από καταιονισμό κοσμικών ακτίνων από εκείνους που αποτελούν προϊόντα “θορύβου” ανθρωπογενούς δραστηριότητας (RFI).
|
| id |
oai:hellanicus.lib.aegean.gr:11610-8349
|
| institution |
Hellanicus
|
| language |
Greek
|
| publishDate |
2015
|
| record_format |
dspace
|
| spelling |
oai:hellanicus.lib.aegean.gr:11610-83492025-02-07T14:13:33Z Προοπτικές παρατήρησης καταιονισμών κοσμικών ακτίνων μέσω του δυναμικού φάσματος της μη ιονίζουσας ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας Στεργιάκης, Σταμούλης Παπαγεωργίου, Κωνσταντίνος Ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία ΚΑΤΑΙΟΝΙΣΜΟΣ ΚΟΣΜΙΚΕΣ ΑΚΤΙΝΕΣ ΔΥΝΑΜΙΚΟ ΦΑΣΜΑ ΜΗ ΙΟΝΙΖΟΥΣΑ ΚΕΡΑΙΑ ΑΝΙΧΝΕΥΣΗΣ Electromagnetic radiation CASCADE Cosmic rays DYNAMIC SPECTRUM NON IONIZING ANTENNA Η διπλωματική εργασία εκπονήθηκε στο πλαίσιο του πειράματος HELYCON του προγράμματος INTERREG και σε συνεργασία του Εργαστηρίου Εφαρμοσμένης Φυσικής του Τμήματος Μηχανικών Οικονομίας και Διοίκησης του Πανεπιστημίου Αιγαίου με το Πανεπιστήμιο Πατρών και το ΕΚΕΦΕ «ΔΗΜΟΚΡΙΤΟΣ». Στο πρώτο μέρος της εργασίας πραγματοποιείται μία εισαγωγή στις έννοιες του ηλεκτρομαγνητισμού με επεξήγηση του ηλεκτρομαγνητικού πεδίου και του ηλεκτρομαγνητικού κύματος, καθώς και μία μαθηματική προσέγγιση των ανωτέρω ως προς τις εξισώσεις και τις μονάδες μέτρησης οι οποίες τα απαρτίζουν. Επιπλέον, αναλύεται το σύνολο του φάσματος ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας ιονίζουσας και μη, οι πηγές του, οι βιολογικές επιδράσεις που προκαλεί κάθε τμήμα του φάσματος σε ζωντανούς οργανισμούς και παρουσιάζονται επιστημονικά τόσο οι μηχανισμοί αλληλεπίδρασης όσο και ο ρυθμός απορρόφησης της ακτινοβολίας από βιολογικούς ιστούς. Εστιάζοντας στο τομέα τον αστρονομικών παρατηρήσεων, περιγράφεται το φαινόμενο του καταιονισμού κοσμικών σωματιδίων καθώς και οι επικρατέστεροι μηχανισμοί παραγωγής ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας από κοσμικούς καταιονισμούς. Σημαντικές παράμετροι αποτελούν οι επιδράσεις του μαγνητικού πεδίου της Γης αλλά και αυτές των καιρικών φαινομένων. Η εργασία παρέχει μία πλήρη αποτύπωση ως προς τη δομή, τις λειτουργίες και τις προοπτικές ανίχνευσης κοσμικών φαινομένων τις οποίες εμφανίζουν εργαστήρια και σταθμοί του εξωτερικού όπως είναι το Lofar και το Lopes. Εστιάζοντας στο σταθμό ανίχνευσης του Εργαστηρίου Εφαρμοσμένης Φυσικής του τμήματος Μηχανικών Οικονομίας και Διοίκησης του Πανεπιστημίου Αιγαίου στη Χίο, επιχειρεί να παρουσιάσει τις δυνατότητες ανίχνευσης ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας η οποία παράγεται όταν υψηλής ενέργειας κοσμικές ακτίνες εισέρχονται στην ατμόσφαιρα και συγκρούονται με τα άτομα αυτής. Κατά συνέπεια, παράγεται ένας καταιονισμός σωματιδίων εκ των οποίων τα ηλεκτρόνια και τα ποζιτρόνια διαχωρίζονται από το μαγνητικό πεδίο της Γης παράγοντας ακτινοβολία διπόλου. Ο σταθμός έχει τη δυνατότητα να ανιχνεύσει την εν λόγω ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία στη περιοχή των ραδιοσυχνοτήτων (10-90 MHz). Επιπλέον, τα πλεονεκτήματα που απορρέουν από το συνδυασμό της ανωτέρας μεθόδου με αυτή της ανίχνευσης κοσμικών σωματιδίων μέσω ανιχνευτών σπινθηρισμού αποτελούν σημαντικό παράγοντα ως προς τη δυναμική του σταθμού. Στο δεύτερο μέρος της εργασίας υπήρξε μία διεξοδική περιγραφή στη λειτουργία του σταθμού ανίχνευσης ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας και στα μέρη από τα οποία απαρτίζεται το όλο σύστημα. Συγκεκριμένα παρουσιάστηκε η λειτουργία της κεραίας λήψης Η/Μ ακτινοβολίας, της μονάδας λήψης και ψηφιοποίησης Η/Μ σημάτων (RCU), της μονάδας επεξεργασίας σημάτων (RSP), της μονάδας δημιουργίας και διανομής του χρόνου (TDS), της μονάδας ελέγχου (LCU) καθώς και της μονάδας παροχής της απαιτούμενης ισχύος (SPU). Στη συνέχεια αναλύονται τα εργαστηριακά δεδομένα τα οποία ελήφθησαν τόσο σε τρέχοντα όσο και σε μεταγενέστερο χρόνο και με τη βοήθεια του κατάλληλου λογισμικού πραγματοποιείται η εξαγωγή διαγραμμάτων. Τα διαγράμματα αυτά αποτελούν καταγραφή των ληφθέντων ηλεκτρομαγνητικών παλμών οι οποίοι αποτυπώνονται είτε με άξονες αναφοράς τη συχνότητα και την ισχύ (db) που εμφανίζονται, είτε με τη μορφή του δυναμικού φάσματος. Η τελευταία μέθοδος καταγραφής η οποία αποτελεί το πυρήνα της παρούσης εργασίας, αποτυπώνει ηλεκτρομαγνητικούς παλμούς στον άξονα συχνότητας - χρόνου προσδίδοντάς τους διαφορετική χρωματική καταγραφή ανάλογα με το ύψος ισχύος που εμφανίζουν. Με αυτό τον τρόπο η τεχνική του δυναμικού χρωματικού φάσματος παρέχει μέγιστη συνεισφορά στο διαχωρισμού των παλμών οι οποίοι προέρχονται από καταιονισμό κοσμικών ακτίνων από εκείνους που αποτελούν προϊόντα “θορύβου” ανθρωπογενούς δραστηριότητας (RFI). The graduate thesis was worked out in the frame of HELYCON experiment of INTERREG program and in collaboration with Laboratory of Applied Physics – department of Financial and Management Engineering in the University of the Aegean, with University of Patras and with [EKEFE] “DIMOKRITOS”. In the first part of thesis, what is carried out is an introduction to electromagnetism significances followed by explanation of electromagnetic field and electromagnetic waves, as well as a mathematic approach based on equations and measurement units. Moreover, the whole spectrum of both ionizing and non ionizing electromagnetic radiation is analyzed and knowledge according to radiation sources, interaction mechanisms, and specific absorption rates is presented in a scientific way. Biological effects on living organisms caused by different parts of spectrum are also demonstrated. Focusing on astronomical observations sector, a deep description of cosmic rays reactions and extensive air showers phenomenon is conducted, as well as prevailing mechanisms of producing electromagnetic radiation from cosmic rays are demonstrated. Influence by Earth’s magnetic field and weather conditions also include important parameters according to cosmic particles propagation. The project provides a full understanding of structure, functions and detections prospects of cosmic phenomena that are demonstrated by laboratories and abroad stations such as Low Frequency Array (Lofar) and (Lofar Prototype Station (Lopes). According to observation station of Applied Physics Laboratory in the department of Financial and Management Engineering of Aegean University in Chios island, it is tried a thorough analysis in order to present station’s techniques in detecting electromagnetic radiation. produced when high energy cosmic rays hit the atmosphere’s nuclei and undergo nuclear reactions with atmospheric nuclei. Consequently, it is produced an extensive air shower of which secondary electrons and positrons in the particle cascade are then deflectedby the earth’s magnetic field producing dipole radiation. The station is able to detect such radio emissions in frequency range between 10 and 90 MHz. Also, advantages which are derived from combination between the method of detecting cosmic particles through scintillation counters and the method of detecting radio emissions through receiving electromagnetic radiation is a crucial factor according to station’s abilities. In the second part of thesis, an extensive description took place so as to demonstrate the functions of the station that detects electromagnetic radiation and the parts of which the whole system is consisted of. (hardware – software) Particularly, knowledge based on the function of Antenna – electromagnetic radiation receiver, Receiver and digitization Unit (RCU), Remote Station Processing (RSP), Time Distribution System (TDS), Local Control Unit (LCU) and Subrack Power Unit (SPU) was one of the project’s most important tasks. All data received both in real and in subsequent time, are analyzed with the contribution of proper software in order scientific plots to be produced. Such plots consist recordings of received electromagnetic pulses which are represented either in frequency – power axes or with dynamic spectrum. The last recording method of dynamic spectrum, that reflexes the major perspective of the thesis, illustrates received signals in time – frequency axes by providing them with different chromatic label (color) according to the power scale of every electromagnetic pulse. As a matter of fact, the last analysis offers a vast contribution in order to be capable of separating signals produced by cosmic events from interference signals (RFI), and in general terms, provides a better understanding in cosmic rays issues. 2015-11-17T10:31:09Z 2015-11-17T10:31:09Z 2012 http://catalog.lib.aegean.gr/webopac/FullBB.csp?WebAction=ShowFullBB&EncodedRequest=*27U*C9*DA*92*DE*3A*27*D0*B4*3B*5D*FA*81*E1*96&Profile=Default&OpacLanguage=gre&NumberToRetrieve=50&StartValue=1&WebPageNr=1&SearchTerm1=2012.1.41890&SearchT1=&Index1=Keywordsbib&SearchMethod=Find_1&ItemNr=1 http://hdl.handle.net/11610/8349 el application/pdf Χίος
|
| spellingShingle |
Ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία
ΚΑΤΑΙΟΝΙΣΜΟΣ
ΚΟΣΜΙΚΕΣ ΑΚΤΙΝΕΣ
ΔΥΝΑΜΙΚΟ ΦΑΣΜΑ
ΜΗ ΙΟΝΙΖΟΥΣΑ
ΚΕΡΑΙΑ ΑΝΙΧΝΕΥΣΗΣ
Electromagnetic radiation
CASCADE
Cosmic rays
DYNAMIC SPECTRUM
NON IONIZING
ANTENNA
Στεργιάκης, Σταμούλης
Προοπτικές παρατήρησης καταιονισμών κοσμικών ακτίνων μέσω του δυναμικού φάσματος της μη ιονίζουσας ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας
|
| title |
Προοπτικές παρατήρησης καταιονισμών κοσμικών ακτίνων μέσω του δυναμικού φάσματος της μη ιονίζουσας ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας
|
| title_full |
Προοπτικές παρατήρησης καταιονισμών κοσμικών ακτίνων μέσω του δυναμικού φάσματος της μη ιονίζουσας ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας
|
| title_fullStr |
Προοπτικές παρατήρησης καταιονισμών κοσμικών ακτίνων μέσω του δυναμικού φάσματος της μη ιονίζουσας ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας
|
| title_full_unstemmed |
Προοπτικές παρατήρησης καταιονισμών κοσμικών ακτίνων μέσω του δυναμικού φάσματος της μη ιονίζουσας ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας
|
| title_short |
Προοπτικές παρατήρησης καταιονισμών κοσμικών ακτίνων μέσω του δυναμικού φάσματος της μη ιονίζουσας ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας
|
| title_sort |
προοπτικές παρατήρησης καταιονισμών κοσμικών ακτίνων μέσω του δυναμικού φάσματος της μη ιονίζουσας ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας
|
| topic |
Ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία
ΚΑΤΑΙΟΝΙΣΜΟΣ
ΚΟΣΜΙΚΕΣ ΑΚΤΙΝΕΣ
ΔΥΝΑΜΙΚΟ ΦΑΣΜΑ
ΜΗ ΙΟΝΙΖΟΥΣΑ
ΚΕΡΑΙΑ ΑΝΙΧΝΕΥΣΗΣ
Electromagnetic radiation
CASCADE
Cosmic rays
DYNAMIC SPECTRUM
NON IONIZING
ANTENNA
|
| url |
http://catalog.lib.aegean.gr/webopac/FullBB.csp?WebAction=ShowFullBB&EncodedRequest=*27U*C9*DA*92*DE*3A*27*D0*B4*3B*5D*FA*81*E1*96&Profile=Default&OpacLanguage=gre&NumberToRetrieve=50&StartValue=1&WebPageNr=1&SearchTerm1=2012.1.41890&SearchT1=&Index1=Keywordsbib&SearchMethod=Find_1&ItemNr=1
http://hdl.handle.net/11610/8349
|
| work_keys_str_mv |
AT stergiakēsstamoulēs prooptikesparatērēsēskataionismōnkosmikōnaktinōnmesōtoudynamikouphasmatostēsmēionizousasēlektromagnētikēsaktinobolias
|