博士论文-高性能空间X射线谱仪研究

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题名	博士论文-高性能空间X射线谱仪研究
作者	曹学蕾
学位类别	博士
答辩日期	2006
授予单位	中国科学院研究生院
授予地点	北京
导师	王焕玉
关键词	CE-1卫星X射线谱仪 Si-PIN探测器半导体探测器定标与地面验证性能模拟
学位专业	粒子物理与原子核物理
中文摘要	本论文研究了嫦娥一号卫星上的主载荷之——X射线谱仪CE-LOXIA （Lunar Orbital X-ray Imaging Analyzer）。论文由八部分组成，工作包括三个主要的方面：1）Si-PIN型半导体探测器性能及相关技术研究；2）CE-1卫星X射线谱仪系统的性能模拟；3）X射线谱仪定标系统设计与地面验证试验方法。; 论文研究了Si-PIN探测器的性能及相关技术，包括Si-PIN探测器的温度、湿度、偏置电压特性等。文中提出了Si-PIN探测器偏置电压的选取的新原则：对于面积较大的Si-PIN探测器不应该选择全耗尽电压作为偏置电压，而应该按照实际探测器的漏电流曲线、结电容大小和前置放大电路的基本参数综合分析后选择最佳的偏压值。根据此原则，在嫦娥一号卫星X射线谱仪高能X射线探测器的电路研究中找到了合适的偏压值，使系统能量分辨率得到了显著提高。; 论文研究了Si-PIN探测器对α粒子的测量，提出了无偏压α粒子谱仪的概念，并进行了实验测试，测量结果显示电路输出信号幅度在零偏压下没有明显的变小，且系统的能量分辨率也比较高。论文还通过理论分析解释了α粒子测量谱的低能拖尾现象。; 论文发展了空间X射线谱仪的计算模拟方法，对CE-LOXIA的探测效率，能谱响应等性能进行了模拟，并通过模拟计算得到了X射线谱仪的点源扩展函数。在对探测效率的模拟中，发现探测器前端的Al膜/Ag膜对于低能区X射线吸收严重，而且会产生比较高的荧光本底，因此在X射线谱仪正样设计方案中提出将低能X射线探测器前端的反射膜去掉。文中通过能谱模拟验证了逃逸峰的存在，得到了不同能量X射线入射时逃逸峰占的谱比重曲线。; 论文设计并完成CE-LOXIA的定标与地面验证试验，并对实验数据进行了分析，给出了仪器定标的结果。在能谱定标时，采用X射线光管打靶产生的X射线荧光进行能谱定标，并发现能道和入射能量之间存在很好的线性关系。在地面验证试验时，采用X射线光管打靶的方法对已知成分样品和盲测样品进行了测量，并对能谱数据进行了分析，通过多高斯拟合可以得到很好的结果。; 除以上三方面主要内容外，本文还对硅漂移室探测器进行了初步的研究，利用放射源以及元素荧光谱测试了硅漂移室探测器的能量分辨率，结果为141eV@5.9keV。此外，论文调研了CdTe探测器的基本情况，并比较了CdTe探测器和Si-PIN的性能。在以上调研结果之上提出了X射线谱仪的改进方案——X射线/α粒子谱仪。; 最后，论文对深空X射线探测的未来以及发展进行了讨论。
语种	中文
学科主题	粒子物理与原子核物理
公开日期	2016-02-25
内容类型	学位论文
源URL	[http://ir.ihep.ac.cn/handle/311005/210099]
专题	粒子天体物理中心_学位论文和出站报告高能物理研究所_粒子天体物理中心
作者单位	中国科学院高能物理研究所
推荐引用方式 GB/T 7714	曹学蕾. 博士论文-高性能空间X射线谱仪研究[D]. 北京. 中国科学院研究生院. 2006.