HXMT卫星低能X射线望远镜

软X射线是天体物理研究的重要能段之一,很多天体的X射线辐射都在这一能段有辐射,如热辐射、同步辐射和X射线荧光等。     

HXMT/HE望远镜的设计和建造

实证化是现代科学研究方法的重要内容,从天文学的发展历史看,人类对宇宙认识的每一次大飞跃,都是反映旧有的宇宙观的宇宙模型与新的观测结果产生矛盾,或者无法解释新的观测事实,从而被推翻或者修正的过程。天文望远镜是观测天体的重要手段,是推动天文科学发展的最重要的实证手段,可以毫不夸大地说,没有望远镜的诞生和发展,就没有现代天文学。从伽利略1609年发明第一台天文望远镜至今,光学望远镜和射电望远镜一直是天文观测最重要的工具,随着望远镜在各方面性能的改进和提高,人类在天文观测的广度和深度两方面都取得了巨大进步。     

HXMT卫星X射线标定装置和标定实验

HXMT卫星的建设是一个系统工程,既包括有效载荷的三个不同能量范围的X射线望远镜（见本专题HXMT各望远镜的介绍）,又有为支撑其运行以及为实现其科学目标而建立的HXMT地面科学应用系统（见本专题“HXMT卫星的观测规划与数据处理”的介绍）,以及为测试HXMT各个载荷性能指标和能量标定的标定装置。     

空间硬X射线编码孔成像望远镜样机的研制及初步实验结果

介绍了研制的一台空间硬X射线编码孔成像望远镜样机, 使用的位置灵敏探测器为CdZnTe半导体阵列探测器, 面积50mm×50mm, 位置分辨1.6mm. 码板材料为钨铁镍合金, 厚度0.7mm, 码元素尺寸3.2mm×3.2mm. 介绍了码板的编码技术、光学设计和图像重建方法. 实验室测定了样机的性能, 探测器对59.54keV(²⁴¹Am)的能量分辨率为11.6%. 成像实验对单个伽玛射线源的定位 精度为0.12°, 双源角分辨好于0.42°.     

微通道板的新应用——X射线准直器

应用微通道板通道玻璃表面对大角入射的X射线吸收和小角入射的X射线全反射的特性,讨论适用于硬X射线和软X射线准直的两种类型微通道板,分析影响准直性能的因素。最后,对硬X射线微通道板准直器的辐射通量与通用准直器的进行比较。     

X射线脉冲星导航探测器性能研究

为研究用于X射线脉冲星导航的探测系统性能,推导了在光子计数模式下探测系统的信噪比和最小可探测功率的关系表达式,并搭建测量信噪比和最小可探测功率的实验装置.测量了系统的最小可探测功率以及在不同光功率、不同累积时间和不同阈值电压条件下探测系统的信噪比.通过对X射线光子到达时间的测量,构造了X射线脉冲累积轮廓.实验表明:随着光功率和累积时间的增加,累积脉冲轮廓的信噪比提高,累积脉冲轮廓趋于光滑;当阈值电压为-150mV时,信噪比为26.3,累积脉冲轮廓最优;系统的最小可探测功率为3.5×10-16W.     

将于2005年发射的太空望远镜

 美国国家航空和宇宙航行局（ＮＡＳＡ）已经决定支持斯坦福大学研制空间γ射线望远镜ＧＬＡＳＴ（Ｇａｍｍａ－ＲａｙＬａｒｇｅＡｒｅａＳｐａｃｅＴｅｌｅｓｃｏｐｅ）。这是一项由ＮＡＳＡ和美国能源部以及法国、德国、意大利和日本的专家合作进行的计划,探测地球上所不能达到的超高能量电子和核粒子。ＧＬＡＳＴ预定于２００５年发射,运行５年。由于ＧＬＡＳＴ比现有的γ射线望远镜性能和精度要高得多,科学家可以用它探测极短瞬的现象,如一个时间尺度范围的活动星系核和神秘的γ射线爆。最初的ＧＬＡＳＴ仪器装置是由薄铅箔与薄硅片交替放置的塔形方阵（用来记录γ射线的方向）和一个闪烁晶体的方阵（测量γ射线能量）。     

一种聚焦型X射线探测器在轨性能标定方法

X射线探测器是X射线天文观测及脉冲星导航的核心器件,受发射振动、高能粒子辐射损伤及元器件老化等影响,X射线探测器空间观测性能会逐渐变化,X射线探测器在轨标定有利于观测天体X射线辐射信息的准确获取及精确建模.研究利用了脉冲星辐射能谱标定X射线探测器性能的方法,能较好地消除探测器本底及空间环境噪声的影响,通过处理脉冲星导航试验卫星(XPNAV-1卫星)的Crab脉冲星观测数据,评估了我国首款聚焦型X射线探测器的在轨性能.计算结果表明,XPNAV-1卫星上聚焦型X射线探测器的有效面积在0.6-1.9 keV能段内优于2 cm~2,其中在0.7 keV能量处取得最大值3.06 cm~2,探测效率约10%;有效面积随着探测能量增大而减小,在2—3.5 keV能段内有效面积约为1 cm~2,而大于5 keV能段的有效面积约为0.1 cm~2,且此能段估计精度明显受光子统计误差影响.同时研究了考虑能量响应矩阵的探测器有效面积标定新方法,利用地面性能测试中五个特征能谱处的能量分辨率重构其能量响应矩阵,重新标定了聚焦型X射线探测器有效面积,发现该能量响应矩阵对结果影响较小.最后建议观测某些超新星遗迹监测能量分辨率及能量线性等指标的变化.     

基于MCP大面阵X射线探测器共享阳极的研究

针对用于大面阵微通道板探测器的电子学采集系统研制难度大的问题,提出了多个探测单元共享一个微带线接收阳极的解决方案.依据微带线原理,设计了阻抗匹配的双通道共享阳极和四通道共享阳极.按照判定多通道共享阳极可用的基本标准,对这两种共享阳极进行了信号传输特性和收集效率的实验验证.模拟实验显示,多通道共享阳极的信号传输呈现出无衰减、无畸变的状态,实验测试结果与模拟计算结果相吻合;双通道共享阳极计数率之和与四通道共享阳极计数率均近似等于单通道阳极计数率之和,相对误差分别为5.2%、7.4%.四通道共享阳极可以取代单通道阳极和双通道共享阳极,将多通道电子学采集系统的通道数目减少至原来的1/4,降低整个电子学采集系统的体积、重量和功耗.     

现代实验室型X射线荧光元素分布成像和形态分析技术的研究进展

近年来,随着X射线光源、单色、聚焦及探测系统的发展,在实验室可借助低功率X射线光源开展X射线荧光(XRF)和X射线吸收谱(XAS)分析.液体金属射流源等新型X射线光源系统、闭合反馈系统、电荷耦合元件和方孔微通道板等技术和计算方法的进步促进了聚焦扫描型、全场型和XRF计算机断层扫描等实验室型XRF元素空间成像技术的发展....     

面向脉冲星导航的聚焦型X射线探测器测试标定方法研究

通过脉冲星辐射信号特征研究和空间观测需求分析,提出了一种面向导航应用的X射线探测器测试方法.首先推导了X射线光子欠探测概率公式,分析了不同星源流量及不同探测器时间分辨率下对光子探测能力的影响.通过数值模拟方法建立了脉冲到达时间与脉冲轮廓相似度的关系.处理了我国硬X射线调制望远镜的Crab脉冲星观测数据,研究了不同能段脉冲轮廓差异.其次,系统地研究了面向导航应用的X射线探测器测试及处理方法,并利用地面测试系统完成了一款自主研发的聚焦型X射线探测器测试工作.通过数据分析得到,聚焦型探测器本底噪声为3.63×10-5ph/(cm~2·s~(-1)),工作能区为0.2～22.7keV,时间分辨率为4.17μs,空间响应约为5′,能量非线性为0.52%,能量分辨率优于200eV@5.7keV,典型探测效率为39.18%@4.51keV.聚焦型X射线探测器在弱脉冲信号及强背景噪声下,均能还原出Crab脉冲星脉冲轮廓,在2 400s内能够探测到辐射流量弱于背景噪声10倍的脉冲信号.结果表明,该款聚焦型探测器性能优秀,能够满足导航脉冲星(如PSR B1509)的空间观测需求,也验证了测试方法的可行性.