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X射线谱仪的组成及性能

2022.9.24

  组成

  X射线谱仪主要由X射线谱仪探测器,太阳监测器和电控箱组成。

  1.太阳监测器:指向太阳,监测太阳X射线辐射,配合月表X 射线观测,获得元素的绝对丰度分布。由Si-PIN组成的半导体探测器阵列,包括4路1~10keV的低能探测器,探测面积为1cm2,16路10~60keV的高能探测器,探测面积为16cm2。在轨观测时探测器始终对着月面。

  2.电控箱:内含数据获取系统、数据管理系统及软件等,它负责电源供给,在轨观测元素信号的处理、数据管理、数据传输等,并将信号传到卫星有效载荷的大容量存储器,通过卫星传到地面控制中心。

  3.X射线谱仪探测器:利用太阳监测器监测太阳X射线辐射状态,获得射入到月球的太阳X射线能谱、流强等信息,为X射线谱仪数据处理提供参考依据。一般位于卫星顶部,对着太阳,观测太阳X射线,可配合月表X射线观测,进而获得元素的绝对丰度分布。同时可以利用太阳监测器监测太阳活动,做出太阳X射线连续谱。太阳监测器探测能区为1~10keV,有效面积为0.25cm2。采用先进的Si-PIN半导体探测器技术,具有低功耗、高分辨的特点,主要由3台单机组成。

  性能

  X射线谱仪X射线谱仪和太阳监测器分别安装在卫星顶板和侧板上。其中,X射线谱仪用于探测月球表面元素受太阳X射线或宇宙射线激发产生的荧光X射线,如Mg、Al或Si元素等。其飞行方向与卫星轨道成45度角,正对月面。太阳监测器正对太阳,监测太阳活动,从而得到入射的太阳X射线能谱,结合X射线谱仪,获得到相关元素的绝对丰度。在月表向阳面,当太阳X射线射到月表,发生光电效应,产生X射线荧光;这些荧光被X射线谱仪某个(些)探测器单元探测到,经过后级电子学系统处理,将所探测信号转换数字信号后,以1024道能谱的方式被记录, 并经1553B总线传到地面。

  太阳监测器采集太阳X射线,将所探测信号转换数字信号后,并以1024道能谱的方式被记录,并经1553B总线传到地面,探测器单元的硅介质与一定能量的X射线荧光产生光电效应,至少产生一个电子空穴对,由此产生的电信号反映月表不同元素或天然放射物质发生的特征X射线能量不一样,将被观测信号以不同能谱方式记录,根据这些能谱,依据定标曲线推算对应的元素。

  分析、融合和归纳X射线谱仪探测器与太阳监测器的观测结果,可以绘制各元素的全月球分布图,发现月球表面资源富集区,鉴别新的类型,为月球的开发利用提供资源分布的数据,以及检验月球形成与演化的模型,为月球演化的深入研究提供重要信息和有用数据。

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