HADAR实验对Fermi-LAT伽马射线源观测的预期研究

高海拔天体辐射探测(high altitude detection of astronomical radiation,HADAR)实验是一个新型的采用纯水作为介质的大气切伦科夫望远镜实验阵列,其采用大口径半球型透镜来收集大气切伦科夫光,以实现对10 GeV—10 TeV能量段的伽马射线和宇宙线的探测.HADAR具有低阈能、高灵敏度和传统成像大气切伦科夫望远镜所不具备的大视场优势,可以对天区进行连续扫描观测,因此将成为全天伽马源的理想观测仪器和爆发源、时变源的理想搜寻探测器.本文基于Fermi-LAT的最新伽马射线源表,详细研究了HADAR实验对这些源的观测能力.对银河系外的源,将这些源的能谱加入河外背景光吸收效应外推至甚高能段.通过对这些源的显著性进行模拟研究,结果显示HADAR运行一年预期有93个伽马射线源以大于5倍的显著性标准偏差被观测到,其中包括45个银河系内的源,39个银河系外的源,3个未知类型的源和6个未关联类型的源.

铒掺杂钨酸铋对低能伽马射线屏蔽性能研究

采用水热法合成了Er^(3+)掺杂钨酸铋(Bi_(2)WO_(6))纳米晶体,并通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、X射线能谱仪(EDS)等手段进行了表征,利用高纯锗伽马能谱仪,研究了其对低能伽马射线的屏蔽性能。结果表明,Er^(3+)被成功掺杂到Bi_(2)WO_(6)中,且Er^(3+)掺杂并未改变钨酸铋的晶体结构;另外,随着Er^(3+)掺杂比例的增加,钨酸铋的形貌从片层堆积结构变为更为紧密聚集的花球状。研究发现,掺杂Er^(3+)后Bi_(2)WO_(6)对低能伽马射线(59.5 keV)的屏蔽性能显著增加,当掺杂的摩尔分数为12.5%时,其质量减弱系数达到了12.6 cm2/g,较未掺杂的Bi_(2)WO_(6)的屏蔽性能提高了25%。研究结果可为无毒、环保、高效的伽马射线屏蔽材料的开发提供有益参考。

宇宙线研究相关的伽马射线天文

宇宙线是星际介质中最重要的成分之一,然而其起源至今成谜。宇宙线在星际湍动磁场中的扩散在很大程度上抹去了宇宙线加速源的分布信息。而宇宙线扩散过程的能量相关性又改变了宇宙线的初始能谱。因此,伽马射线,作为宇宙线与星际介质中气体和光子相互作用产生的次级产物,能提供更多的关于宇宙线起源的信息。更具体的,与气体分布成协的弥散伽马射线可用来研究宇宙线的分布,而离散的伽马射线源能用来研究单独的宇宙线加速源。本文介绍了该领域的现状和未来前景。

伽马射线暴:来自宇宙深处的神秘信息

2022年10月9日21时17分,我国科学家使用专门的设备,探测到一束强烈的高能辐射脉冲扫过了太阳系。科学家们称这种高能辐射脉冲为“伽马射线暴”,简称“伽马暴”。与此同时,一架名为“尼尔·格雷尔斯雨燕天文台”的太空望远镜也探测到了这个异常的闪光。与以往不同的是,人们发现,这个伽马暴非常明亮,亮度超过了此前发现的任何同类事件。因此,人们给它起了一个绰号叫BOAT,意为“有史以来最亮的闪光”。

月球表面岩石类型的分布特征：基于Lunar Prospector (LP)伽马射线谱仪探测数据的反演

Apollo和LP伽马射线谱仪获取了全月10种元素的分布图,通过已有的月岩以及陨石的化学成分数据,将伽马射线谱仪探测数据与这些数据融合,用Th-Fe-Mg三角图解定性的获得元素含量与岩石类型的相关性,同时通过以前融合的数据,获得了月海玄武岩、月陆斜长岩、KREEP岩和富镁岩的全月球表面岩石类型分布图。

伽马射线对低密度聚乙烯的空间电荷陷阱特征影响

为研究伽马射线辐照后的低密度聚乙烯材料在直流电场作用前后的空间电荷形成和衰减的陷阱特征,在60Co伽马射线的辐照源下得到最大辐照剂量为50 kGy的聚乙烯样品,利用电声脉冲法测量其空间电荷分布,进而提出了一种离散陷阱分布模型来解释射线辐照的空间电荷衰减特征。结果表明:在阴极附近出现异号的正电荷积累并随着辐照剂量增加而增加;分析认为射线辐照后样品出现的异号正电荷是由于材料发生了化学变化(氧化)而导致更深能级陷阱的产生;同时,利用所提出的模型计算了陷阱的能级深度和陷阱密度参数,并分析了它们与辐照氧化的微观机制。由陷阱能级和陷阱密度围成的曲线族变化可作为材料辐照老化的特征参量。

伽马射线辐照技术制备石墨烯基功能材料的研究进展

综述了近年来利用伽马射线辐照技术在石墨烯及其衍生物的修饰改性、结构设计及功能应用等方面的研究进展,重点介绍了在液相体系和固相体系中,利用伽马射线辐照诱发的不同化学效应制备石墨烯及功能材料的研究工作,并展望了伽马射线辐照技术在石墨烯基材料研究与应用的发展前景。

紧凑型单能伽马射线源

基于高亮度电子束与超短强激光相互作用的逆康普顿散射X/γ射线源具有单色性好、能量可调、偏振可控等特点,在核安全及核安保领域具有广泛的应用前景。清华大学将研制国际上首套能量达MeV的紧凑准单能伽马源装置并开展包括先进辐射成像、基于核共振荧光的物质分析检测等应用工作。给出该光源设计方案,以及针对其关键性能指标进行的优化及光源最终性能指标。目前已完成光源的设计,正在进行部件的加工采购,预计将于2023年启动装置的安装调试工作,于2025年完成项目的调试和验收。

伽马射线辐照对掺铅石英光纤的磁光特性影响

研究了伽马射线辐照对掺铅石英光纤磁光特性的影响。实验结果表明:掺铅石英光纤样品辐照前,在660、808、980、1310和1550 nm波长处的费尔德常数分别为3.093、1.676、1.240、0.705和0.538 rad/(T?m),均高于单模光纤的费尔德常数,且费尔德常数随着波长的增加而减小,尤其在660 nm,相比较单模光纤,掺铅石英光纤样品费尔德常数提高了20.82%。经伽马射线辐照后,掺铅石英光纤样品的费尔德常数随着辐照剂量的增加而增大,尤其在5 k Gy剂量,其费尔德常数增加了41.94%,而单模光纤仅增加了33.04%。掺铅石英光纤通过掺杂及辐照的手段提高了费尔德常数,在大电流传感领域具有重要意义。

伽马射线散射法测量管道油垢厚度的初步研究

基于康普顿散射原理,利用蒙特卡罗方法模拟了伽马射线在不同油垢厚度输油管道的散射率,建立了油垢厚度与散射光子计数率的关系。结果表明伽马射线散射法用于管道油垢厚度的无损检测是可行的,其厚度响应比较灵敏。

脉冲中子源密度测井俘获伽马射线强度的数值模拟

由于传统密度测井仪器中同位素中子源具有潜在的放射性危害,可控的脉冲中子源得到越来越广泛的应用。脉冲中子源发射的快中子,经过地层的减速作用和扩散作用被原子核俘获(吸收),并释放出俘获伽马射线。运用蒙特卡洛方法模拟快中子离开源后与地层之间的作用过程,得到了俘获伽马射线的强度分布;将俘获伽马射线作为伽马射线源进行密度测井研究,模拟经过地层吸收后剩余伽马射线强度的分布与地层密度的关系,以及测量条件对剩余伽马射线强度的影响。研究结果表明,剩余伽马射线强度随着地层密度的增加而减小。建立了剩余伽马射线强度与地层密度、孔隙度以及探测源距的拟合关系,可用于指导脉冲中子源密度测井仪器的设计。

伽马射线辐照拟长毛钝绥螨雄螨对雌螨产卵量和后代雌性比的影响

本文通过伽马射线辐照拟长毛钝绥螨的雄成螨,探讨辐照的雄成螨与雌成螨交配后,对雌成螨产卵量和后代性比的影响。在高辐照剂量10、20、40、80、160、320、640、1280 Gy和剂量率3 Gy.min-1的伽马射线辐照下,雌螨的产卵量随辐照剂量的增加而逐渐减少。40 Gy及以上的辐照剂量雌螨产卵量与对照相比均有显著差异;后代雌性比也随辐照剂量的增加而降低,到160 Gy辐照剂量时雌性比为0。在低辐照剂量40、160、640、2560和10240 mGy以及剂量率40 mGy.min-1的伽马射线辐照下,雌螨的产卵量随辐照剂量的增加呈现出先升后降的趋势,在160 mGy辐照剂量下达到了最高。160 mGy时后代雌性比也最高,达到72.52%,与40、640、2560mGy处理间没有显著差异,但都显著地高于对照(65.23%)和10240 mGy辐照处理(56.14%)的雌性比。

伽马射线对沙林模拟物O,O’-二甲基甲基膦酸酯的辐射降解作用

研究了伽马射线对沙林模拟物O,O’-二甲基甲基膦酸酯(DMMP)的辐射降解作用。以Co-60源为射线源,选取剂量率分别为40、60、77、98、115 Gy/min,用气相色谱法测试辐射样品中残余DMMP的质量分数(w(DMMP)),对实验测试误差及其影响因素进行了控制和改进。结果表明,封装和取样过程存在0.33%~0.52%的损失;辐射平行样的测试值之间相差0.08%~0.71%;各个辐射样测试值的标准偏差在0.01%~0.40%之间;辐射样存放时间对样品的影响较大,不同存放时间导致样品中w(DMMP)测试值相差-1.8%^+2.9%;辐射样中w(DMMP)随剂量的增加而明显降低,而随辐射剂量率的增加变化趋势不明显,剂量是DMMP辐射降解作用中的主要影响因素。GC-MS测得了辐射样中的气态小分子产物和有机磷大分子产物,表明辐射过程符合自由基反应历程;得到辐射化学产额G值在0.75~1.0μmol/J,随剂量增加而有所降低;在剂量2 000 kGy条件下,DMMP分解率为16.24%,这显示单一的物理或化学作用方式难以充分地降解DMMP,也显示出多效应综合作用的必要性。

长短脉冲联合驱动双层结构靶优化伽马射线的产生

在神光-Ⅱ升级及皮秒拍瓦激光装置上,开展了长短脉冲联合驱动双层结构靶优化伽马射线产生的实验研究.一束纳秒长脉冲激光预先烧蚀第一层碳氢薄膜靶,产生等离子体,经一定时间的自由膨胀后,形成较大尺度的低密度等离子体.第二束皮秒短脉冲激光与低密度等离子体相互作用,通过光场直接加速等非线性加速机制,将电子加速到相对论量级.相对论电子束经过传输后在第二层金转换靶上通过轫致辐射的方式产生伽马射线.该方案能够有效提升超强超短脉冲激光加速产生的相对论电子束流品质,获得能量更高、发散度更小的相对论电子束,进而有可能获得品质更高的伽马射线输出.

岩心自然伽马射线NaI（Tl）谱的解析

庞巨丰等：岩心自然伽马射线ＮａＩ（Ｔｌ）谱的解析，测井技术，１９９６（６）２０，３９７～４０５。本文研究了用ＮａＩ（Ｔｌ）伽马谱仪采集的岩心自然伽马谱的解析和计算机软件设计方法。研究的主要方法有：卡段法、交叉卡段法和逆矩阵法。其中交叉卡段法是本文新提出的方法，并设计和编制了伽马谱解析的计算机软件。用Ｕ、Ｔｈ、Ｋ含量已知的岩心样品的自然伽马谱对伽马谱解析方法和计算软件进行检验，研究道区（能区）选取、道区数以及不同解析方法对解析结果的影响。最后给出最佳的谱解析方法。

伽马射线辐照对硅光电二极管性能的影响

研究了伽马(γ)射线辐照对星上定标用硅光电二极管性能的影响。使用硅光电二极管分别接受20 krad(Si)、35 krad(Si)、50 krad(Si)总剂量的γ射线辐照,对比了器件在不同辐照剂量下暗电流及光谱响应度的变化。结果显示在35 krad(Si)以下剂量照射下,硅光电二极管暗电流及光谱响应度均未发现明显的变化,在50 krad(Si)剂量照射下,参试样品出现暗电流增加的现象,但该变化在定标器应用过程中带来的影响可以忽略。试验结果表明,参试的硅光电二极管在空间辐照环境下具有良好的稳定性及可靠性,可以作为在轨定标器可见波段探测单元备选器件。

聚合物基中子及伽马射线防护材料研究进展

随着核工业和技术的发展,人们在享受其带来的便利的同时,又时刻可能受到来自核辐射的伤害。从20世纪60年代起,伴随着核技术的民用化,核辐射防护材料及其制备方法的研究也越来越多。从最常用的中子和伽马两种射线出发,概述了中子和伽马射线的防护机理,总结了现有防护材料制造方法和防护材料结构设计思想,最后对两种射线辐射防护材料未来的发展前景进行了展望。

甚大面积伽马射线空间望远镜计划

高能伽马射线探测是研究极端天体物理的主要途径之一.空间高能伽马射线探测具有覆盖波段宽、时间连续性好、能量分辨率高等突出优势.在成功研发并运行我国首颗天文卫星—"悟空"号(DArk Matter Particle Explorer,DAMPE)的基础上,紫金山天文台联合国内的多家单位提议研制甚大面积伽马射线空间望远镜(Very Large Areagamma-ray Space Telescope,VLAST),该望远镜在GeV-TeV能段接受度高达10 m^(2)·sr,并具有强的MeV-GeV波段探测能力,其综合性能预期比费米卫星的大面积伽马望远镜(Fermi-LAT(Large Area Telescope))提升10倍之上.重点介绍了VLAST的主要科学目标,探测器的初步配置及预期性能指标.

宇宙背景光子对Blazar高能伽马射线的吸收过程

Blazar高能伽马射线在宇宙传播过程中,将会和宇宙背景光子发生相互作用,从而能量会有一个降低的过程。文章将在理论上计算和分析宇宙微波背景(CMB)和河外背景光(EBL)对高能伽马射线的吸收过程,并讨论二者对不同红移情况下的高能伽马射线的吸收过程。

嫦娥一号宇生伽马射线能谱分析

介绍了一种通过宇生伽马射线分析月表部分元素含量的方法。我国嫦娥一号卫星携带的伽马射线能谱仪(CE1-GRS)探测的伽马射线能谱中,既包含月表天然放射性元素(K、U、Th等)放出的伽马射线,也包含银河宇宙射线(GCR)与月表物质(Fe、Si、O等)发生簇射反应过程中产生的伽马射线。根据已知GCR的强度和能量分布,使用蒙特卡罗方法模拟,计算出GCR与月表物质反应产生的伽马射线特征峰及面积,并与CE1-GRS测量谱线相比较,建立了几种元素测量谱线与其月表含量的关系,该方法将可用于月表非天然放射性元素平均含量的计算。