高能探测器的进展

本文综述了七十年代末以来高能探测器的进展，同时介绍了下一代高能实验给高能探测技术带来的新的挑战。

“嫦娥一号”卫星太阳高能粒子探测器的首次观测结果

"嫦娥一号"卫星(CE-1)的太阳高能粒子探测器(HPD)是国际上首次在200公里极月轨道观测高能带电粒子的探测仪器.HPD的科学目标是探测月球轨道空间的高能带电粒子(质子、电子和重离子)成分、能谱、通量和随时间的演化特征.通过比较分析HPD的观测结果、ACE卫星的观测结果与CRèME86模型的模拟计算结果,表明在太阳活动低年空间环境相对宁静时期,当月球处于太阳风中时,月球附近具有和行星际空间相近的宇宙线粒子流量背景.卫星在轨运行中发现了多起0.1～2MeV的高能电子流爆发事件.文中总结了2007年11月26日至2008年2月5日HPD观测的41起高能电子流爆发事件,发现此类现象可以发生在从太阳风到磁尾的所有空间区域.在月球经历的不同空间区域中,高能电子流爆发事件可能存在不同的诱发机制.

电磁监测试验卫星高能粒子探测器光电倍增管研究

在电磁监测试验卫星的高能粒子探测器中使用了滨松公司生产的R7600-300光电倍增管。为了满足航天载荷的特殊需求,对这种光电倍增管的性能进行了检测,重新设计了光电倍增管的分压器,并抽样对该种光电倍增管进行了力学和热真空等环境试验。测试和试验结果显示,这种光电倍增管可以达到探测器的设计要求,能够满足航天的力学和环境要求。

金刚石膜高能粒子探测器

评述了金刚石膜探测器的优缺点，简要地介绍了由化学气相沉积的多晶金刚石膜所制成的辐射探测器，以及利用此探测器对α粒子进行测量的初步结果。

高能质子探测器数据传输系统设计

高能质子探测器是重要的星载空间环境探测类仪器,在其研制测试等过程中,数据传输系统设计非常重要,因为数据传输系统需要对大量探测数据进行处理。为了高效、准确地处理这些探测数据,设计基于FPGA与LabVIEW的数据传输系统。硬件采用Xilinx公司Spartan?6系列XC6SLX9和Silicon Labs CP2102GM,上位机采用LabVIEW开发。经过测试表明,该传输系统稳定高效,达到使用要求。

电磁卫星高能粒子探测器高能段载荷结构与模态分析

高能粒子探测器高能段载荷是电磁监测试验卫星的有效载荷之一。阐述了高能粒子探测器高能段载荷的工作原理与结构,通过ABAQUS软件完成结构的模态分析,并对结构进行了模态试验,验证了仿真分析的准确性。研究结果验证了所设计高能粒子探测器高能段载荷的机械结构方案可行,有限元模型可靠。

空间电磁卫星的粒子探测与汶川地震

通过电磁卫星研究地震与空间电离层和磁层的电磁场等参数的变化关系作为地面地震预报研究的补充,是近年来研究地震规律和预报方式的一个新的研究方向,研究空间带电粒子的相关特性是其中的一个重要内容.分析了法国DEMETER电磁卫星上的高能电子探测器在2008年间的探测数据,特别是在我国汶川地震前后的数据,研究了内辐射带高能电子在东西经度方向漂移的情况;地震前后汶川上空及不同经纬区域范围内空间电子能谱的变化;以及汶川地区的余震与空间电子通量在短时标上的关联.发现在90～600 keV能区,90°E～110°E,47°N～49°N的汶川北部区域,地震当天与地震前后几天的能谱有明显差别;在VLF发射站引起的电子沉降带上的能谱在地震前有显著低能段涨高.

BGO高能γ探测器性能测定与效率模拟

实验测定了两套新制作的75× 1 0 0BGO高能γ探测器的能量分辨与时间分辨 ,根据BGO晶体中Ge的热中子俘获所释放的 2条高能γ射线对γ能谱作能量刻度 .模拟计算了 4— 3 0MeV能量区间BGOγ探测器的全能峰效率、单逃逸率与双逃逸率 ,计算了入射γ光子在 0— 3 0MeV区间均匀分布时BGO探测器的实际计数响应与计数效率随γ光子能量的变化 。

复合式高能γ探测器优化设计Monte Carlo模拟计算

用MonteCarlo方法系统模拟计算了以NaI晶体与BGO晶体为探测介质的clover与cluster复合式高能γ探测器的效率 .对于相同的介质几何 ,BGO复合式探测器的全能峰效率远高于相应的NaI复合式探测器 .用多块76× 1 2 7BGO晶体制作成的clover与cluster复合式高能γ探测器对 2 2 0MeV的γ光子的全能峰特征效率仍然高于 40 % ,绝对效率增加因子达 2 4与 2 7.

介质型脉冲高能中子探测器

首次报道一种基于反冲质子法和高速带电粒子在物质表面引起二次电子发射的高能中子探测方法 ,研制成功的新一代强流脉冲高能中子探测器 ,即介质型脉冲高能中子探测器 .与传统的强流脉冲中子探测器相比 ,该探测器对中子的探测及信号的传输过程是在介质中完成的 ,因而不需要真空和高压也可以正常工作 ,并具有多项优异的物理性能 .该探测器的输出信号来自于高能中子在聚乙烯转换靶产生的高能反冲质子和这些质子穿越电荷收集极表面时产生的部分二次电子 .选择适当的卡阈吸收片和电荷收集极材料 。

嫦娥二号再传佳音 成功从172万千米外深空传回科学探测数据

9月中旬，我国第二颗月球探测卫星嫦娥二号成功从172万千米外深空，传回第一批科学探测数据。这些数据是嫦娥二号从月球飞往日地拉格朗日L2点过程中，太阳风离子探测器、太阳高能粒子探测器、Y射线谱仪等三种有效载荷开机，所获取的空间环境探测数据。根据工程总体安排，将于近日择机再次开启部分有效载荷，执行科学探测任务。

电磁监测试验卫星高能粒子探测器数据预处理方法研究

该项目主要研究基于GEANT4软件包编写HEPP模拟程序，通过Monte Carlo模拟高能粒子探测器HEPP-L的探测过程，构建探测器质量结构模型，根据AE8和AP8模型模拟电子和质子的通量及能谱输入，生成类似星上探测得到的原始数据，进行粒子种类鉴别、粒子能量反演、粒子方向重建（投掷角）和粒子通量计算等，从而研究数据还原的逻辑和数据预处理方法。

新型CZT半导体X射线和g射线探测器研制与应用展望

CdZnTe(CZT)半导体是一种性能优异的室温X射线和γ射线探测材料,在环境监测、医学诊断、工业无损检测、安全检查、空间科学等众多领域有广泛的应用前景。文章简要介绍了CZT探测器的基本工作原理和性能评价指标,阐述了CZT晶体物理性能对CZT探测器性能的影响规律和CZT探测器的模拟与设计方法。CZT半导体探测器的应用与发展前景广阔,为此需要重点开展高质量、低成本的CZT晶体生长研究,CZT探测器的设计与制备以及辐射探测整机系统的设计与开发。

CdZnTe半导体探测器X射线能谱响应特性分析

CdZnTe是一种性能优异的高能射线探测材料,在空间科学、核安全以及核医学等众多领域有广泛的应用前景.本文选取了3枚不同等级的CdZnTe探测器,在详细阐述了CdZnTe探测器工作原理的基础上,对比分析了他们的能谱响应曲线和载流子输运特性的关系.重点分析了CdZnTe探测器能量分辨率、电荷收集效率和峰谷比等关键指标参数与CdZnTe晶体中电子和空穴的迁移率和寿命积以及载流子的去俘获效应的相关关联,分析表明载流子的迁移率和寿命积是影响探测器电荷收集效率决定因素,而当电荷收集效率<90%时,电荷收集不完全对探测器的能量分辨率有较大影响,而载流子在陷阱中的去俘获时间对探测器信号的本底噪音和极化效应有较大影响.建立了一个通过简单平面探测器能谱响应曲线反映CdZnTe晶体载流子输运特性的方法,为CdZnTe探测器和晶体质量的评价和筛选提供了基础.

超导超级对撞机

经过粒子物理学和实验物理学家30余年的不懈努力使粒子物理学取得了丰硕的成果,建立了一个称之为标准模型的理论来描述微观世界的结构和相互作用的规律。这个模型吸取了夸克模型、量子电动力学和四费米子理论的成果,引入了广义规范不变性、自发对称破缺和希格斯(Higgs)机制。

2001年4月2日太阳耀斑及其太阳质子事件的观测结果研究

20 0 1年 4月 2日 ,太阳爆发了一个近年来X射线通量最大的一次耀斑并伴有质子事件 ,利用“资源一号”卫星星内粒子探测器和神舟二号飞船X射线探测器的观测资料 ,对这一事件的高能粒子响应进行了特例研究 .“资源一号”卫星运行于太阳同步轨道 ,高度约 80 0km ,和宁静时期的统计结果对比 ,这次耀斑后 ,星内粒子探测器在地球极盖区 (地球开磁场区 )观测到耀斑粒子的出现 ,这是宁静时期没有的 ;神舟二号飞船轨道高度 4 0 0km ,倾角为 4 2° ,X射线探测器在 4 2°中高纬地区也观测到高能电子通量比宁静时明显的增加 ,这表明 ,太阳耀斑引起的近地空间辐射环境的变化遍及纬度约 4 0°以上的区域 ,甚至在 4 0°N附近 4 0 0km左右的高度上仍然有响应 .但是 ,中高纬度、极光带和极盖区的粒子来源 ,加速机制和响应方式却不一定相同 ,需要分别讨论 .资料分析和对比还表明 ,质子事件的强度并不一定和耀斑的X射线通量成正比 ,因此 。

神舟飞船空间环境监测系统

为保障神舟飞船正常运行和航天员的生命安全,在神舟二号、三号、四号和五号上均配置了空间环境探测仪器,开展较为全面和系统的空间环境及其效应的探测。本文介绍了空间环境探测取得的地磁扰动期间的沉降电子能谱、低轨道电子的方向分布、地磁扰动期间大气成分的增变与南北半球的不对称性等科学探测成果。

μ子寿命测量实验

根据粒子的平均寿命测量原理,采用大面积塑料闪烁探测器和可编程逻辑器件设计了宇宙线μ子寿命测量的实验教学装置,使用该装置可实现对宇宙μ子寿命的直接测量.通过该实验,可使学生对高能物理理论、高能粒子探测器、高能粒子探测技术和数据获取、处理有整体的理解和认识.本文从实验教学内容和教学方法上对μ子寿命测量实验进行了探讨.