澳科一号卫星太阳X射线探测器探测效率标定研究

太阳X射线探测器(Solar X-ray Detector,SXD)是“澳科一号”卫星B星(Macao Science Satellite-1B,MSS-1B)的主要载荷,包括软X射线探测单元(Soft X-ray Detection Unit,SXDU)和硬X射线探测单元(Hard X-ray Detection Unit,HXDU)两部分,采用硅漂移探测器(Silicon Drift Detector,SDD)和碲锌镉探测器(Cadmium Zinc Telluride,CZT)双通道设计。太阳X射线探测器通过同时观测太阳精确的能量谱和强度信息,量化太阳耀斑的水平并研究其演化过程和机理等科学问题。为了实现从观测数据到真实太阳X射线数据的反演,需要对SDD和CZT的探测效率进行标定。利用蒙特卡罗程序MCNP5对SDD和CZT探测效率进行了模拟计算,并在单能X射线地面标定装置上开展了软、硬X射线探测效率标定实验。结果表明:SDD和CZT探测效率的实验结果与模拟预期结果吻合较好,其中,SDD-1的实验效率和模拟效率的最大相对误差不超过3.59%@16 keV,CZT-1的实验效率和模拟效率的最大相对误差不超过9.54%@120 keV。单能X射线流强测量的相对扩展不确定度为3.8%(k=2),太阳X射线探测器探测效率模拟结果的不确定度为0.12%。这项研究为“澳科一号”卫星的太阳X射线探测器提供了数据支撑,并对后续其他天文卫星的同类探测器标定提供指导和参考。

风云二号F星太阳X射线探测器在轨探测初步成果

风云二号系列卫星以自旋稳定方式工作于地球静止轨道,太阳X射线探测器是该系列卫星的重要有效载荷,监测太阳耀斑爆发过程,并对太阳质子事件等灾害性的空间天气事件进行预警.卫星自旋一周,该探测器完成一次全日面观测,记录太阳X射线的能谱与流量.2012年初,太阳活动进入第24周峰年,风云二号卫星太阳X射线探测器的在轨运行取得了良好的观测结果.相比于过去的太阳X射线探测器,风云二号F星的太阳X射线探测器应用了硅漂移探测(Silicon Drift Detector,SDD)技术,对GEO轨道海量的高能带电粒子采取了有效的屏蔽措施,可以对更"软"的X射线进行观测,能谱分辨率本领达到国际先进水平,对太阳耀斑的量化定级精度更高,在轨初步观测结果表明,精确的能谱探测能力可提高太阳质子事件预警能力,能道响应的时间特性比过去的探测数据更准确地反映了太阳耀斑的加热过程和带电粒子加速特性.本文介绍了风云二号F星太阳X射线探测器的设计及其发射前的标定试验结果,并且对发射后在轨运行获得的初步探测成果进行分析和讨论.

风云二号C/D卫星与GOES卫星太阳X射线探测数据交叉比对

风云二号卫星是我国研制的第一代静止业务气象卫星.本文针对风云二号C星/D星(FY-2C/D)太阳X射线探测数据与美国GOES系列卫星太阳X射线探测数据开展交叉比对,以检验FY-2C/D卫星数据的有效性.研究结果表明在X射线通量变化的时间特性以及通量大小等方面,FY-2C/D卫星探测结果与GOES系列卫星探测结果具有较好的一致性.对2004年11月—2010年6月期间85次耀斑事件X射线峰值流量的比对结果表明,FY-2C卫星与GOES系列卫星的探测结果在1～8波段的相关系数为0.795,FY-2D卫星与GOES系列卫星的探测结果在0.5～3和1～8波段的相关系数分别为0.921和0.989,说明FY-2C/D卫星太阳X射线探测结果可信度较高,能够用于太阳X射线耀斑的监测、预警以及研究工作.

FY-2C卫星太阳X射线探测器性能定标

通过具体的实验对FY-2C太阳X射线探测器进行了详细的定标．太阳X射线探测器的传感器采用充Ar气的正比计数器．主要探测能量大于4 keV的太阳X射线流量．在坪特性、效率、正比性、能道划分、能量分辨率和时间分辨率等6个方面详细介绍了定标的方法及结果．定标结果表明, FY-2C卫星的太阳X射线探测器在各个方面都具有很好的性能．最后对FY-2C的在轨探测数据与GOES卫星进行了比较．GOES卫星的太阳X射线传感器采用电离室．FY-2C的探测结果与GOES的探测结果非常吻合．结果表明, FY-2C太阳X射线探测器可以很好地监测太阳X射线的流量变化,为空间环境监测提供有效的服务．

空间太阳X射线成像望远镜技术

阐述了空间太阳X射线成像望远镜(SXT)在近地环境空间天气观测中的作用和意义。介绍了国内外SXT技术的发展和应用情况,分析了仪器的工作原理、主要观测目标和应具备的基本功能以及关键部件。

太阳X射线暴在地球大气中传输的Monte Carlo模拟

应用ＭｏｎｔｅＣａｒｌｏ方法对太阳Ｘ射线暴（１—８Ａ及０．５—４Ａ）与地球大气相互作用过程进行跟踪模拟，得到了Ｘ射线暴在电离层Ｄ层产生的电子产生率，并计算了由此产生的宇宙噪声吸收值．

太阳常数的变化与太阳软x射线辐射流量及低频天波时延的关系

本文对1982年在陕西临潼接收的美国罗兰-C西北大平洋链Y台发射的100kHz低频一跳天波时延的实测资料及SMS－GOES测量的太阳1～8A软x射线的每日辐射流量与SMM／ACRIMI测量的太阳常数之间的关系进行了分析。结果表明：太阳1～8A软x射线辐射流量与太阳常数之间存在较强的负相关；低频一跳天波时延与太阳常数之间存在着较强的正相关。并对此进行了讨论。

太阳硬X射线成像望远镜模拟研究

调制准直器型太阳硬X射线成像望远镜是目前较为通用的太阳观测设备.空间调制望远镜是基于中心轴不旋转的望远镜,适用于3轴稳定的卫星.针对我国可能的太阳观测计划,给出并比较了两组空间调制望远镜的配置方案,然后利用GEANT4高能物理通用软件模拟实际光子的计数情况,使用MATLAB实现图像重建.比较模拟光子计数得到的重建图与几何方法计算光子数得到的重建图,结果表明GEANT4仿真模拟得到的结果更接近实际.最后,还给出了初步可行的方案.

低频天波信号异常与太阳软X射线爆发的关系的分析

对 2 0 0 3年 1 0月下旬至 1 1月上旬太阳剧烈活动期间在中国陕西临潼接收的低频一跳天波信号的突然相位异常 (SPA)和突然幅度异常 (SFA)事件与美国空间环境中心 (SpaceEnvironmentCenter)提供的由GOSE1 2卫星探测得到的太阳 1 -8 A软X射线耀斑爆之间的关系进行了分析研究。

一类X射线发射度在脉冲相具有显著指数增长特征的太阳耀斑

太阳耀斑脉冲相的X射线光变曲线的复杂性表明此阶段有多种物理过程参与其中.基于某些显著的观测特征对耀斑分类可以用来探索这些特征的物理起源.对GOES(Geostationary Operational Environmental Satellite)卫星观测数据的分析表明有一类X射线发射度在脉冲相呈显著指数增长的耀斑.指数增长阶段的平均温度为正态分布.在此温度分布1σ之内的大多数耀斑属于B级或C级耀斑,其GOES低通道流量的峰值分布为对数正态分布.指数增长相的增长率和持续时间也遵循对数正态分布.持续时间分布范围大概为几十秒到几千秒.正如所预期的,增长时标同软X射线的衰减时标具有相关性.此外,指数增长相的增长率与持续时间呈强烈的反相关,而且随增长率的增大,对应的平均温度也有缓慢增大的趋势.

神舟二号飞船搭载的超软X射线探测器和γ射线探测器初步观测结果

The preliminary observing achievements of the Super Soft X ray Detector and the γ ray Detector in the fields of cosmicγ ray burst, solar X ray burst and cosmic X ray /γ ray background radiation are summarized. The detectors are onboard Shenzhou 2 which was launched on Jan.10, 2001. The scientific missions and the general situation of the instruments are briefly described.

搭载在神州二号飞船留轨舱上的超软X射线探测器——观测结果简介

简要介绍搭载在神州二号飞船留轨舱上的超软X射线探测器的观测结果,它们涉及宇宙γ射线暴,太阳X射线暴,高能带电粒子和软X射线背景辐射,供分析、讨论和研究。

嫦娥一号卫星X射线成像谱仪系统

嫦娥工程是我国重大空间项目之一，是我国开展深空科学探测的标志性工程。X射线成像谱仪系统是嫦娥一号卫星的重要科学载荷之一。它包括太阳X射线监测器、X射线成像谱仪和电子电路系统三部分。本文介绍嫦娥一号卫星X射线成像谱仪的系统结构、工作原理、软件功能、数据分析和主要性能。

空间X射线成像谱仪系统及其软件研制

嫦娥工程是我国重大空间项目之一,是我国开展深空科学探测的标志性工程。空间X射线成像谱仪系统是嫦娥一号卫星的重要科学载荷之一。它包括太阳X射线监测器、X射线成像谱仪和电子学电路系统三部分。本文介绍空间X射线成像谱仪的工作原理、软件结构、主要性能和测量结果。

天宫2号POLAR探测器的低能X射线在轨定标

伽马暴偏振探测仪(POLAR)是天宫2号实验室上搭载的一个γ射线偏振仪,于2016年9月15日搭载在天宫2号进入低轨运行,主要用于探测在50-500 keV能区的硬X射线辐射的线偏振.POLAR由25个模块组成,每个模块有64个塑料闪烁体棒,总计有1600个塑料闪烁体棒,具有较大的有效探测面积和视场.在轨运行期间探测到多个小耀斑,它们的硬X射线光子能量通常小于50 keV,无法直接使用在轨和地面的高能定标结果来进行能谱分析.结合拉马第太阳高能光谱成像探测器(RHESSI)对耀斑SOL2016112907能谱的观测和蒙特卡洛模拟,对耀斑期间被激活的闪烁体棒进行能量低于50 keV的低能相对定标.虽然定标得到的能量阈值(~10 keV)和转换因子相对稳定,但是和高能定标给出的结果相比有显著差异,并且不同闪烁体棒显示出的差异没有明显的规律性.

第21~24太阳周4类空间天气事件爆发特征统计分析

对第21~24太阳周不同等级的太阳X射线耀斑事件、太阳质子事件、地磁暴事件及高能电子增强事件的爆发频次特征进行统计,结果表明:太阳周耀斑爆发的总数量与该太阳周的黑子数峰值呈正比,耀斑总数、X级耀斑事件数与峰值的相关系数分别为0.974,0.997;太阳质子事件主要发生在峰年前后1~2年,约占总发生次数的80%,峰值通量大于10pfu(1 pfu=1 cm^(-2)·sr^(-1)·s^(-1))的质子事件中,84%伴有耀斑爆发,并且主要伴随M或X级耀斑,少量伴随C级耀斑,峰值通量大于1000pfu的质子事件中,98%伴随M或X级耀斑,并且以X级耀斑为主;第21,22,23和24太阳周发生地磁暴最频繁的时间分别在1982,1991,2003年和2015年,分别滞后黑子数峰值时间3年、2年、2年和1年;72%的高能电子增强事件发生在太阳周下降期,24%的高能电子增强事件发生在太阳周上升期.

太阳和地磁活动对磁赤道地区低热层NO密度的影响研究

利用SNOE卫星1998年3月11日至2000年9月30日共计935天观测的NO密度和太阳软X射线数据,分析了低热层NO的时空分布特征及其对太阳和地磁活动的响应,得出了以下结论:NO密度从96.67km开始增加,大约在105～110km高度达到最大,随后开始减小;同一高度处一般夏季期间最大,冬季次之,春秋分季最小;密度峰值大小变化范围约为(0.5～1.5)×108 mol/cm3,峰值高度基本分布在107km和113km高度处,且不随太阳活动变化,平均值约为107km;NO密度与太阳软X射线及地磁Ap指数的相关系数在不同高度存在0、1和2天的最佳延迟时间,而同太阳软X射线的统计关系在不同高度和季节存在"线性"、"放大"和"饱和"现象;从统计和事件分析结果来看,太阳活动对磁赤道地区低热层NO密度的气候尺度变化的影响远大于地磁活动,但地磁活动对NO短期变化贡献非常明显.

中国首颗综合性太阳探测卫星

作为中国首颗综合性太阳探测卫星的先进天基太阳天文台(Advanced Space-based Solar Observatory,ASO-S)于北京时间2022年10月9日7时43分在酒泉卫星发射中心成功发射.扼要介绍ASO-S卫星提出的背景、卫星的研制历程、科学目标、载荷构成、任务总体以及卫星研制的组织架构,并对卫星的运行和科学产出略作展望.

针对ASO-S/HXI光栅摆放角分布的测试与分析

先进天基太阳天文台(ASO-S)卫星的3大载荷之一硬X射线成像仪(Hard X-ray Imager,HXI)是一套基于傅立叶变换调制成像技术的望远镜.它利用91组不同摆放角和节距的光栅子准直器排列摆布,获得45个基于空间调制的傅立叶变换对,重建太阳耀斑源30–200 keV的硬X射线像,最高分辨率可达3.1′′.在光栅节距已经确定的前提下,它的摆放角分布仍会影响成像质量.通过对HXI仪器傅立叶分量μν分布与点扩散函数(PSF)的空间演化关系分析研究,寻求HXI光栅摆放角的最优分布.其结果将作为改进HXI仪器设计和开发相应科学分析软件的依据.

风云二号03批卫星空间环境监测器

风云二号卫星以自旋稳定方式工作于地球静止轨道,自1997年以来,01批与02批卫星空间环境监测器成功的业务运行获得了大量重要探测成果;在继承01批与02批产品研制技术的基础上,提高了03批空间环境监测器的探测性能指标和技术设计,更好地满足空间天气预警业务发展的新需求.本文对风云二号03批卫星空间环境监测器的新设计、关键技术研制和发射前的定标试验结果进行分析和讨论.