利用CE1-GRS数据分析月表钾元素分布特征

为从嫦娥一号伽马射线谱仪(CE1-GRS)探测数据获取月表K元素的分布特征,利用CE1-GRS 2C级数据,通过CE1-GRS数据处理的相关技术方法研究,得到K计数全月分布图的初步结果。该分布图反映出K含量高的区域主要集中在月球正面的西部月海区及附近;而K含量次之的区域位于南极爱特肯盆地内。在月球背面,K含量普遍表现为低值特征。将CE1-GRS获取的K分布图与月球勘探者伽马射线谱仪(LP-GRS)数据的K全月分布图进行了比较分析,两者体现出的月表K分布主要特征基本一致。     

嫦娥一号和嫦娥二号月球γ能谱解析

为了从嫦娥系列绕月γ能谱测量实验获取月表γ能谱特征,应用CE1-GRS和CE2-GRSγ能谱2C级科学数据,首先从散射本底扣除后的谱线中提取出弱特征峰信息,然后对嫦娥系列仪器谱进行定性分析,推定月表存在的可能元素种类。结果表明:(1)从CE1-GRSγ能谱能识别U、Th、K、Fe、Mg、Si、Al和O等8种月表可能元素,从CE2-GRSγ能谱能识别U、Th、K、Fe、Mg、Si、Al、O、Ti和Ca等10种月表可能元素;(2)卫星绕行轨道距月表距离越近、探测器的能量分辨率越高,得到的月球轨道γ能谱将更精细,从而能获取更准确的月表元素种类及其分布特征。     

NASVD方法在CE1-GRS谱线分析中的应用研究

直接从谱形特征上对嫦娥一号伽玛射线谱仪(CE1-GRS)的3级谱线数据进行分析,难以确定月表元素的种类。提出采用噪声调整的奇异值分解(NASVD)方法对CE1-GRS谱线进行定性分析。分析结果表明,该方法能够识别出的月表可能元素包括U、Th、K、Fe、Ti、Si、O、Al、Mg和Ca等10种元素,也能够通过各观测谱线对应于第一主成分的幅度绝对值大小反映对应月表区域的总放射性活度强弱。     

基于奇异值分解方法的嫦娥一号γ射线谱仪谱线定性分析

针对嫦娥一号γ射线谱仪(CE1-GRS)探测数据难以从谱形特征直接进行定性分析的问题,提出采用噪声调整的奇异值分解(NASVD)方法提取CE1-GRS数据中相互正交的谱线主成分,然后分别分析月表各区域对应谱线的低序层谱线中的峰信号,通过鉴别各峰信号对应的能量值是否等于特定元素的特征γ射线能量来确定月表各区域的元素种类。结果表明,该方法能够识别出的月表可能元素包括U、Th、K、Fe、Ti、Si、O、Al、Mg、Ca和Na等11种元素。     

利用CE1-GRS数据分析月表钍元素分布特征

为了从嫦娥一号伽玛射线谱仪(CE1-GRS)探测数据获取月表元素的分布特征,提出并实现了一种对CE1-GRS 2C级数据进行处理的方法。采用该方法对CE1-GRS第一正飞期2C级数据产品进行分析处理,得到了Th元素计数率的全月分布图。与月球勘探者伽玛射线谱仪(LP-GRS)数据的Th全月分布图进行比较分析,结果表明,两者体现出的月表Th分布主要特征基本一致,但分布细节特征存在一些差异。     

面向行星表面元素测量的小型化伽马谱仪原理样机设计

对行星表面物质受宇宙射线激发或天然衰变而产生的伽马射线进行探测,是一种测量行星表面主要元素成分及其空间分布的可靠技术手段,已被多个行星探测任务采用。提出了将CZT探测器与SiPM读出闪烁晶体相结合的行星元素伽马谱仪方案,该方案兼具低能段的高能量分辨率和高能段的高探测效率,同时可以减小来自非探测方向伽马背景的影响,且具有较小的体积、重量和功耗。为进行初步的技术路线验证,设计了一个将CZT阵列(单个灵敏尺寸1 cm×1 cm×0.5 cm)与BGO探测器(晶体的主体尺寸8.4 cm×8.4 cm×4 cm)相结合的小型化伽马谱仪原理样机,并开展了物理模拟。完成了前端探测器模块、数据处理模块和FPGA控制逻辑的设计实现,以及原理样机的组装。使用放射源、上海光源激光伽马光束线和中子激发伽马对谱仪进行了测试,CZT探测器对¹³⁷Cs@662 keV伽马射线的能量分辨率(FWHM)为2.1%,可以较好地分辨低能伽马射线,BGO晶体能够较好地探测和分辨高能伽马射线。该方案为未来小型化行星伽马谱仪的工程设计提供了参考。     

4～400 MeV宇宙线质子对近月空间轨道γ能谱中湮灭辐射的贡献

为进一步明确月球表面湮灭辐射的主要来源和影响机理，构建了轨道γ能谱仪中湮灭辐射特征峰定量分析模型，采用GEANT4模拟不同能量质子轰击月岩诱发γ射线微分能谱，并以“嫦娥一号”高能粒子探测器(Chang’e-1 High-energy Particle Detector,CE1-HPD)数据作为输入项，计算了宇宙射线中4～400 MeV质子在月表5种典型岩石中诱发湮灭辐射的特征峰信息。在对“嫦娥一号”γ能谱仪(Chang’e-1 Gamma-ray Spectrometer,CE1-GRS)获取的0.511 MeV特征峰进行本底扣除和天然放射性核素影响剥离后，与4～400 MeV质子诱发湮灭辐射结果进行比较。研究结果表明：级联簇射产生湮灭辐射的概率与入射质子能量呈正相关，在4～400 MeV能量范围内，典型月岩的成分差异对诱发湮灭辐射的影响不明显。虽然该能量段质子的注量率较高，但由于其能量较低，无法有效地通过级联簇射形成正电子，最终导致湮灭辐射贡献率较低，仅为(1.97±0.66)×10^-4。     

月表岩石诱发γ辐射场原始谱特征模拟

玄武岩、克里普岩、橄榄岩在月球表面广泛分布,并具有一定的代表性,并且岩石密度差异较大,高能粒子(Galactic Cosmic Rays,GCR;Solar Particle Event,SPE)与岩石相互作用后激发γ射线。利用蒙特卡罗软件FLUKA开展了月表高能质子诱发γ射线的研究,获取了月表多种成岩主元素的特征γ射线能量峰、正电子湮灭峰和γ辐射平衡峰等原始谱特征信息。通过数据分析表明特征峰强度与月表岩石密度呈正相关。原始谱特征的研究不仅可以为不同系列绕月γ数据的对比研究提供参考,也可为在全月表面进行基于核辐射方法的岩石密度填图研究提供理论支撑。     

北京同步辐射装置3B3光束线吸收谱测量及装置设计

介绍了在北京同步辐射装置(BSRF)3B3中能光束线(1.2～6.0keV)进行X射线吸收谱(XAS)的简易装置,并利用透射法对低原子序数元素(S、P、Cl、Ca、Al、Mg等)进行X射线吸收谱测量,分析结果表明在3B3中能X射线能区开展吸收谱学研究工作是可行的.根据计算X射线吸收谱信号的结果,设备设计满足测量要求,一套包含3种X射线吸收谱测量方式(透射法、荧光法和电子产额法)的精密设备正在建设,将有利于中等能区X射线谱学研究工作的广泛开展.     

脉冲叠加对放射性元素含量的伽玛能谱测定精度的影响

由于在铀的普查勘探工作中采用伽玛能谱方法(伽玛能谱测井、坑道取样、实验室测量等),需要评价记录高强度伽玛辐射时测定放射性元素含量的可能误差。通常对这种情形只考虑记录仪器的死时间所造成的误差。而对于脉冲叠加所造成的仪器谱的失真效应,一般不予考虑。但是此种失真能使按谱线所算出放射性元素含量值带来系统误差。脉冲叠加影响决定于下列三个基本因素:探测器输入端上的γ辐射强度和谱线形     

月球及深空中子(水冰)探测进展

概述了人类对行星中子测量的研究现状,特别提及了月球中子探测的优势条件;阐明了利用中子测量技术进行行星表面水冰探测的基本原理;综述了几个近代月球及深空中子(水冰)探测的重大成功及获得的重要结论;最后在总结国内外研究现状的基础上指出开展该领域研究的急迫性及重大意义.     

Solar-wind protons and heavy ions sputtering of lunar surface materials

Lunar surface materials are exposed to ∼1 keV/amu solar-wind protons and heavy ions on almost continuous basis. As the lunar surface consists of mostly oxides, these materials suffer, in principle, both kinetic and potential sputtering due to the actions of the solar-wind ions. Sputtering is an important mechanism affecting the composition of both the lunar surface and its tenuous exosphere. While the contribution of kinetic sputtering to the changes in the composition of the surface layer of these oxides is well understood and modeled, the role and implications of potential sputtering remain unclear. As new potential-sputtering data from multi-charged ions impacting lunar regolith simulants are becoming available from Oak Ridge National Laboratory’s MIRF, we examine the role and possible implications of potential sputtering of Lunar KREEP soil. Using a non-equilibrium model we demonstrate that solar-wind heavy ions’ induced sputtering is critical in establishing the timescale of the overall solar-wind sputtering process of the lunar surface. We also show that potential sputtering leads to a more pronounced and significant differentiation between depleted and enriched surface elements. We briefly discuss the impacts of enhanced sputtering on the composition of the regolith and the exosphere, as well as of solar-wind sputtering as a source of hydrogen and water on the moon.     

UMo/Al弥散燃料板内裂变气体肿胀的静压效应研究

将核燃料的裂变气体肿胀与静水压力计算相耦合,并考虑重要的辐照蠕变,编制了定义其复杂力学本构关系的子程序。将定义各部分材料热-力学本构关系的用户子程序引入ABAQUS软件,获得了燃料板细观尺度下辐照-热-力耦合行为的计算模拟方法,并计算分析了核燃料裂变气体肿胀的静压效应。与不考虑裂变气体肿胀静压相关性的计算结果对比发现,在裂变气体肿胀计算中引入静压的影响,将使得核燃料颗粒内的辐照肿胀应变显著减小,引起板内最高温度降低,并减弱燃料颗粒和基体间的力学相互作用,减小燃料颗粒内的等效蠕变应变,致使基体内最大Mises应力和第一主应力减小。     

主动法探测贫化铀的实验研究

用有源（主动）的方法研究了贫化铀及其组合系统的中子诱发裂变缓发中子的探测技术。在不同质量和不同屏蔽体条件下测量和比较了贫化铀系统的裂变缓发中子随时间的分布,进一步分析了有源探测的入侵性和可核查性。探讨了采用缓发中子区分核与非核、贫化铀和浓缩铀系统的方法。     

基于小波递归滤波的X射线图像实时降噪技术

通常射线图像降噪常常利用空间域滤波或时间域滤波,这两种方法都只考虑了各自域的像素之间的相关性,将空间滤波方法与时间滤波方法结合起来,可以达到比它们单独使用更好的效果.帧内与帧间结合的数字视频降噪方法,是将递归滤波和小波算法相结合的复合算法.试验证明该方法可以有效去除射线图像随机噪声.     

The Evolution of Instabilities Driven by a Drift Between Ions and Electrons in Nonmagnetized Plasma

The electron-ion beam instability is studied by one-dimensional electrostatic particle-in-cell simulation. When the relative drift velocity between the electron and ion is sufficiently less than the electron thermal speed, the dominant mode is the Langmuir wave; the ion-acoustic instability is very weak; the Buneman instability is not excited. When the relative drift speed is equal to the electron thermal speed, the Langmuir wave, the ion-acoustic and the Buneman instability nearly exist simultaneously. The three instabilities now appear to have almost equal intensities. When the relative drift speed exceeds the electron thermal speed, the ion-acoustic instability turns into the Buneman instability which appears to have much higher intensity than the Langmuir wave.     

Analysis of the Variability of the L-H Transition Power Threshold in a Helium-4 Discharge

In this paper, a mechanism about the variability of the L-H transition power thresh- old PL-H is proposed which is based on the ion orbit losses. Only in the edge where there are enough ion orbit losses and the negative radial electric field Er is high enough can the H-mode be triggered. The ion orbit losses are determined by the ion in the loss region under certain edge conditions. For different mass A and different charge Z, the critical loss energy E Z2/A in the loss region. In H and D charges, because the D＋ loss region is larger than H＋, it can be deduced that the PL-H of H is larger than that of D. In a 4He discharge, experiment finds there exist a considerable number of 4He1＋ in the plasma edge. The actual ion orbit losses are determined by the mixing ratio of a He1＋ and 4He2＋. The 4He1＋ loss region is larger than that of 4He2＋, and the loss region of D＋ interposes between 4He1＋ and 4He2＋. Different 4He1＋ content can cause the edge ion losses in a 4He discharge to be greater than, less than or equal to that in a D discharge. So a 4He discharge can exhibit multiple experimental phenomena in the PL-H.     

碲锌镉半导体探测器漏电流和结电容的测试

为进一步研究碲锌镉半导体探测器(简称CZT探测器)的特性,搭建了其漏电流和结电容等主要特性参数的测试平台,设计了测试方案,并在不同条件下测试了两种不同结构的探测器,分析了测试结果。通过本次实验,可较好地掌握CZT探测器的主要特性,从而为其在射线探测领域的应用提供参考依据。