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伽马射线监测器标定方法的研究
编辑: admin 来源: 未知 时间: 2020/6/23 23:32:23

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【摘要】:1916年,爱因斯坦基于广义相对论预言了引力波的存在。 引力波的存在是广义相对论洛伦兹不变性的结果。 而致密双星系统的旋进或者是合并,比如中子星或者是黑洞的双星系统,在旋进或合并的过程中,可能会产生引力波,而引力波的产生往往伴随着伽马暴现象的出现。

为精准探测伽马射线暴,中国科学院紫金山天文台于2017年12月推出先进天基太阳天文台(ASO-S)卫星,中国科学院高能物理研究所于2018年12月先后成立引力波闪全天监测器(GECAM)卫星工程与空间多波段天文变源监测卫星(SVOM)卫星工程。

这三颗卫星旨在硬X射线、软伽马射线的能谱观测和伽马暴触发功能的研究。

为保证天文卫星精确执行巡天任务,就要对天文卫星的有效载荷进行精准的地面标定工作。 只有经过精准的地面标定,星载卫星的能量线性、探测效率、角度响应均匀性、能量分辨率、位置响应均匀性、偏压响应等物理参数,才能对天文观测进行有效的数据分析。

虽然天文卫星的有效载荷名为伽马射线监测器,但它的能量探测范围并不局限于伽马射线,也包括了X射线能量范围。 由于实验室条件限制,单能光的能量范围为(5-200)keV,用X射线标定的话,并不会影响能量线性、探测效率等各项指标。 且超出X射线能量段标定时,用的是豁免源,但是豁免源的活度不够,光子计数率太低,导致实验所用时间就非常长,由于放射源元素种类的限制,导致能量点非常有限,能量不可调,且放射核素时刻在变,标定探测效率需要半衰期修正以及放射源的外借手续又很麻烦,所以在刻度探测器的时候一般不采用放射源。 所以实验室标定时,用的是X射线。

本文主要做了以下几点工作:1)通过双晶单色器,将单能X射线的能量范围扩展到(35-200)keV。

X射线从光机出来是连续谱,打到晶体上,经过布拉格衍射对连续X射线进行单色化,得到单能X射线。 双晶单色器的主要结构为T型结构与高精度测角仪。

T结构可保证得到的单能X射线的出射方向与位置基本不变,简化了实验的操作过程。

本次实验利用Si551、Si220与Si511晶体,得到了(35-200)keV的单能X射线,能量连续可调,光通量稳定性优于%,具有良好的稳定性。 2)通过单晶单色器,单能X射线的能量范围低至(5-45)keV。

以前单晶装置的最大问题为,在调节布拉格衍射角的过程中,仅仅是晶体转动,光机并不转动,出射单能X射线的出射方向与位置并不固定。

现将装置改为当晶体转动θ角时,将光机和晶体所在平台转动-2θ角,这样可以保证单能X射线出射方向与旋转前一致。

利用LiF晶体得到了(5-40)keV的单能X射线,能量连续可调,光子通量稳定。

3)(5-200)keV的单能X射线建好后,研究主要集中于GECAM天文卫星、SVOM卫星以及ASO-S卫星部分有效载荷的地面初步标定工作。 重点研究了GECAM卫星有效载荷伽马射线监测器(GRD)的地面初步标定工作,对GRD探测器进行了能量响应、探测效率、位置响应均匀性、角度响应均匀性的分析研究。

【学位授予单位】:河北科技大学【学位级别】:硕士【学位授予年份】:2019【分类号】:;。

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