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硬X射线调制望远镜(HXMT)是我国自主设计的第一颗X射线天文卫星,将实现全天区X射线(1~250 keV)成像巡天,并对黑洞等高能天体进行高灵敏度和高时间分辨的定点观测,可获取高质量的X射线波段的能谱和时变信息。
HXMT高能探测器是HXMT的主载荷,在地面模拟太空温度环境下,论文工作完成了对高能探测器内部主要器件及其整体热性能的实验测试和分析。结果表明,在空间温度环境下探测器性能将因晶体和光电倍增管温度特性而显著下降。针对这种情况,一方面提出了利用脉冲宽度获取晶体温度并根据温度与脉冲幅度的关系来进行能谱修正的方法,消除温度对探测器性能造成的影响;另一方面设计了一套适合高能探测器的开关(on-off)控制式的电加热主动热控系统,地面模拟试验验证了当前热控系统可以将晶体和光电倍增管自身温度稳定在20±3℃之内,这从根本上保证了探测器性能不受环境温度的影响.
大面积的NaI(T1)晶体(尺寸为φ190×3.5mm)是高能探测器的核心部件.本文提出了一套晶体性能评估方法,该方法具有均匀性好、覆盖晶体区域高、结果准确等特点,可以很好地反映晶体整体能量分辨率和晶体局部探测效率非均匀性等指标参数。该方法成功用于晶体验收测试和在实验室条件下晶体性能的长期监测,解决了工程研制上的难题。
伽玛暴偏振仪(POLAR)是中欧合作研制的用于测量空间伽玛射线偏振度的星载仪器,主要科学目标是通过获取伽玛射线偏振度来对当前伽玛暴喷流模型进行严格的限制。偏振伽玛光源是POLAR研制中的重要组成部分,将为POLAR性能测试和标定提供能区覆盖50~350 keV的部分偏振光。基于康普顿散射原理,设计一套由放射源和散射体构成的偏振伽玛光源系统。利用2mCi的241Am放射源在90±11°散射角附近可得到一束能量为52~54 keV、强度约为28.6 sr-1cm-2s-1、偏振度为74.0±3.3%的部分偏振光。偏振伽玛光源系统达到了预期设计目标.