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。

嫦娥三号粒子激发X射线谱仪红外距离感知方法

粒子激发X射线谱仪(APXS)是我国嫦娥三号卫星月球巡视器的有效载荷之一,其主要目的是对月面土壤和岩石完成就位探测和离线分析,距离感知功能是保障APXS有效探测的一项重要功能。本文首先简要介绍了APXS系统,分析了距离感知功能的特殊要求和约束,然后提出了一种利用响应曲线拐点的新型红外距离感知方法。通过理论推导证明了本方法的算法可行性,并且设计试验验证了本方法。理论分析表明,尽管该方法对工作温度和月面反射率不敏感,但是强烈的太阳红外辐射环境可能引起光敏器件饱和。解决措施是适当降低器件增益并避免太阳光直射。

直接解调方法在嫦娥一号卫星X射线谱仪地面验证实验数据分析中的应用

"嫦娥一号"卫星是我国的第一颗月球探测卫星,运行轨道高度为200km,预计工作寿命为一年,其上配备的X射线成像谱仪具备了对月表进行X射线探测、成像和对太阳X射线进行监测的功能。该X射线谱仪由两个全同的探测器阵列组成,其中,为了实现对月表主要化学元素分布及其含量进行探测的科学目标,在每个探测器阵列还配备了2个低能探测器单元。这4路低能探测器单元的面积为25mm2,采用的都是厚度为500μm,具有优良探测性能的Si-PIN探测器,其探测能区为1～10keV,能量分辨率为～5%@5.9keV。文章主要介绍了嫦娥一号卫星X射线谱仪的地面验证实验,并且根据X射线谱仪的能量响应矩阵,利用直接解调方法和基本参数法对X射线谱仪地面验证实验中的探测数据,特别是对盲测样品中的Mg,Al,Si等元素进行了定性和定量分析。

嫦娥一号卫星X射线谱仪磁屏蔽设计与模拟计算

介绍了嫦娥一号卫星X射线谱仪准直器磁屏蔽设计的基本思路,通过磁场点测实验得到了谱仪准直器的真实磁场分布,并且根据实验结果对谱仪准值器的磁屏蔽效果进行了模拟计算,由模拟结果可知该准直器对电子能起到较好的屏蔽作用。

基于奇异值分解方法的嫦娥一号γ射线谱仪谱线定性分析

针对嫦娥一号γ射线谱仪(CE1-GRS)探测数据难以从谱形特征直接进行定性分析的问题,提出采用噪声调整的奇异值分解(NASVD)方法提取CE1-GRS数据中相互正交的谱线主成分,然后分别分析月表各区域对应谱线的低序层谱线中的峰信号,通过鉴别各峰信号对应的能量值是否等于特定元素的特征γ射线能量来确定月表各区域的元素种类。结果表明,该方法能够识别出的月表可能元素包括U、Th、K、Fe、Ti、Si、O、Al、Mg、Ca和Na等11种元素。

粒子激发X射线谱仪的热设计和热仿真计算

粒子激发X射线谱仪(APXS)安装在月面巡视器外部,利用巡视器的机动性和机械臂的灵活性,可以对月面有研究价值的月岩及月壤进行有针对性的探测.由于裸露在巡视器外部,月球复杂外热流会对APXS产生较大影响.鉴于此,需对APXS进行合理的热设计,以保证APXS的探测器和电子学器件工作在允许的温度范围内.提出了APXS的热设计方案,据此对APXS进行热仿真计算,计算结果得到了相应热平衡试验的较好验证.

粒子激发X射线谱仪月夜生存装置的热设计和热仿真计算

粒子激发X射线谱仪(APXS)安装在月面巡视器外部,为了适应月夜时段月面长时间的低温环境,设计了APXS专用的月夜生存装置来保证仪器长时间低温环境下的存储温度要求。该装置采用放射性同位素加热单元(RHU)作为热源,通过对APXS散热面持续不断的辐射加热,实现仪器的低温存储温度要求。由热仿真计算结果可知,月夜时段APXS的最低存储温度约为-103℃,计算结果高于其能够承受的最低存储温度,并且APXS热平衡试验校验了该热控设计的正确性。

CE-2有效载荷X射线谱仪可靠性分析

介绍了嫦娥2号卫星有效载荷X射线谱仪可靠性预计,给出了可靠性框图,并对探测器可靠性进行了分析。

月球风暴洋地区元素丰度研究：“嫦娥二号”X射线谱仪探测数据分析

月球表面的元素丰度是研究月表物质分布的基础数据,可以提供月球地质演化历史的重要信息。探月工程"嫦娥二号"卫星搭载了一台X射线谱仪,自2010年10月1日发射以来,获得了丰富的观测数据。在X射线谱仪长达7个月的对月球观测期间,发生过多次太阳爆发。文中利用2011年2月16日9时一次太阳M级爆发事件时X射线谱仪的观测数据,建立了定量反演元素丰度的方法,获得了月球正面风暴洋地区Mg、Al、Si、Ca和Fe的含量。通过各区域的元素含量比较,从风暴洋南部沿飞行轨迹向北,Si含量逐渐升高,这种差异可能反映了不同时期玄武岩浆的成分差异。Ⅱ区域的Fe含量高于其他5个区域,但Ca、Mg、Al含量低于其他5个区域,说明II区域相对其他地区受高地物质的混染影响较小。月球风暴洋中6个探测区域的元素平均含量分别是Mg 7.3%、Al 8.4%、Si 15.8%、Ca 6.0%、Fe 18.6%。最后,分析了"嫦娥二号"XRS数据反演月表元素含量可能存在的误差。

嫦娥工程X射线谱仪的数据压缩研究

本文对嫦娥工程中的重要科学载荷X射线谱仪提出了一种有效的数据压缩方案。针对具体的数据特征,结合稀疏串编码、相关编码、前缀编码和字典编码等思想实现了无损和近无损压缩,使实验室理想环境下获得以及经嫦娥一号卫星下传的太阳能谱数据平均压缩比分别达到15和7,两种情况下的月球事例数据平均压缩比都为2,同时算法还具有一定的纠错能力,满足了X射线谱仪数据压缩的需求,为嫦娥三号卫星上粒子激发X射线谱仪的星载数据处理和后续工作提供了经验和准备。

嫦娥三号粒子激发X射线谱仪能谱温度影响的修正方法

粒子激发X射线谱仪(APXS)是中国探月工程二期嫦娥三号月球巡视器的有效载荷之一。简要介绍APXS的工作原理、组成部分,以及它在月面的工作环境,通过模拟及实验研究了月面热环境对APXS的影响,结果显示,APXS将工作在显著的变温过程中。相对恒温过程,APXS在变温过程中的能量分辨率明显变差。为了消除该温度效应的影响,提出了一种基于皮尔逊卡方检验(Pearson’s chi-squared test)的修正方法,能够有效提高变温过程中的能量分辨率。通过温度循环试验中变温阶段的数据对该方法进行了测试,结果表明,该方法具有很好的修正效果和较高的可靠性。

太阳γ射线谱仪的高能端电子学读出系统原型设计

大面积太阳γ射线谱仪(Large Area Solar Gamma-ray Spectrometer,LASGA)是一台计划搭载在中国空间站上的高能辐射探测器,用于探测10 ke V-2.5 Ge V的太阳X/γ射线。LASGA的量能器由溴化镧闪烁晶体阵列构成,采用双端读出的方式扩大其动态测量范围;高增益端采用光电倍增管(Photomultiplier Tube,PMT)、低增益端采用光电二极管(Photodiode,PD)读出。由于PD对光电子没有放大能力,为了提高信噪比,LASGA的低增益端需要搭配低噪声的读出电子学系统。针对LASGA对前端电子学的要求,使用挪威IDEAS公司的电荷测量芯片VA140设计了多通道(128通道)、低噪声电子学原型系统,完成了其性能测试。测试表明,在室温下电子学系统的噪声水平为600e-@0 p F,在0-200 f C范围内有良好线性,保证单个溴化镧单元能够线性测量到250 Me V,满足项目要求。该电子学读出系统不仅适用于光电二极管等光电转换器件的读出,也可用于大面积的硅微条探测器。

空间硬X射线谱仪数据获取系统

随着空间时间的到来,人类已超越了大气层的屏障,开始了全波段天文观测。X射线、γ射线天文观测十分活跃,硕果累累。为了用高空技术气球这一有效运载工具进行空间硬X射线天文观测,我们研制了一个球载硬X射线谱仪。其主探测器是采用逃逸门技术的高气压氙多丝正比室,可探测15—200keV能区的硬X射线能谱。其数据获取系统的球载部分配合专用电子学电路对探测器信号实现逃逸门判选和处理,还对谱仪工作状况及环境的监测量进行模数变换,并把经过初步处理的数据以一定格式编排,经二次频率调制后由发射机发回地面。 由于该系统的球载部分工作于高空低气压、高辐射本底和强噪声的恶劣环境。

一套反宇宙射线HPGeγ谱仪系统的建立

放射性核素监测是全面禁止核试验条约(CTBT)国际监测系统(IMS)4种监测手段之一。针对放射性核素样品活度低的特点,研制了一套反宇宙射线HPGeγ谱仪系统。相对于原始的γ能谱,在15~2700 keV能量范围内,反符合方法使全谱积分本底降低为原始谱的1/8,提高了对放射性核素的监测灵敏度。使用该系统对气溶胶样品测量7 d,^(140)Ba的最小可探测活度为10 mBq,达到了全面禁止核试验条约对核素实验室核准认证的技术要求。这不仅在CTBT放射性核素核查工作中具有重要意义,在辐射环境监测中也具有重要的应用前景。

用于测量激光等离子体X射线的椭圆弯晶谱仪(英文)

研制了一种椭圆弯晶谱仪用于测量0．44～0．81nm激光等离子体X射线光谱。该谱仪采用X射线CCD作探测器，用PET（2d=0．874nm）晶体作色散和聚焦元件，将晶体弯曲并粘贴在离心率和焦距分别为0．9586和1350mm的椭圆形不锈钢基底上。对该谱仪在“星光Ⅱ”激光装置上进行了打靶实验，实验结果表明其光谱分辨率接近1000。

X射线能谱仪在薄膜器件刻蚀中的应用

Ｘ射线能谱仪在薄膜器件刻蚀中的应用唐圣明，徐梅娣，陈思琴，林绥娟（中国科学院上海冶金研究所，上海２０００５０）铝钛酸铅［Ｐｂ（Ｔｉ，Ｚｒ）Ｏ＿３，简称ＰＺＴ］是一种新型的铁电薄膜材料，具有独特的电学，光学性能，有很广泛的应用价值。ＰＺＴ薄膜与器件的制...

反宇宙射线γ谱仪系统测量氙同位素活度

放射性氙同位素是全面禁止核试验条约(CTBT)重要的监测内容。针对CTBT氙同位素样品活度低的特点,建立了一套反宇宙射线γ谱仪系统。相对于原始γ能谱,在20~2 400keV能量范围内,采用反宇宙射线屏蔽后,全谱积分本底降低了约6倍。使用反宇宙射线HPGeγ谱仪系统对氙同位素样品测量3d,^(131) Xe^m、^(133) Xe^m、^(133) Xe和^(135) Xe的最小可探测活度分别为3.2、4.3、2.8、6.1mBq,达到了全面禁止核试验条约对核素实验室核准认证的技术要求。

毛细管X光透镜聚焦的微束X射线荧光谱仪的研发及应用

针对不同样品的分析需求,本文设计了几种不同类型的微束X射线荧光谱仪。用高精度激光位移传感器实时校正样品表面被测量点与毛细管透镜出端之间的距离,以减少形状不规则的古陶瓷样品测量时带来的误差;利用毛细管X光透镜传输能量高于25keV的X射线效率低的特点,将其应用于高铅釉瓷器彩料的无损分析中;采用大功率X射线源,扫描分析了大米中K、Ca等元素分布;以人民币5角硬币为例,研究了能量色散的微束X射线衍射方法。研究结果表明,本文研发的微束X射线荧光谱仪在生物样品和文物样品的分析研究中有广泛的应用前景。

能量色散X射线荧光谱仪在土壤中^(40)K活度分析中的应用

对粉末样品进行压片制样,建立了能量色散X射线荧光(EDXRF)谱仪测定环境土壤样品中40 K放射性活度的方法。方法标准曲线的相关系数为0.991 0,测量的精密度为2.98%,测量标准样品的最大相对偏差为6.40%。采用本方法和γ谱仪同时测量7个土壤样品,并对这两种分析方法的测量结果采用配对t检验SPSS程序计算。结果表明,两种方法所得数据无显著性差异(P>0.05),可使用X射线荧光谱仪法分析土壤中40 K的放射性活度。这种方法操作简便,精密度和准确度较好,具有广泛的实用性。