碘化汞(HgI_2)半导体探测器Ⅹ射线能谱仪

本文概述了HgI_2室温半导体探测器的原理.用这种探测器构成的X射线能谱仪,具有体积小,重量轻,能量分辨率好,探测效率高,灵敏度高等特点.文章还给出了谱仪系统的能谱特性,并简略介绍了在X射线荧光分析中的应用.     

多晶碘化汞探测器的制备及性能

碘化汞(HgI2)晶体由于原子序数高、禁带宽、密度大,制成低能γ射线和X射线探测器不需液氮冷却就能得到相当好的能量分辨率,且有相当高的探测效率.制备了多晶HgI2探测器,结果显示所得器件在室温下对5.9 keV的55Fe X射线和5.5 MeV的241Amα粒子具有较好的能量分辨率,分别为0.24 keV和0.72 MeV(未使用准直器).     

用于探测能量为0.110keV光子的夹心结构CsI光阴极

为了稳定而有效地探测能量范围在0.110keV之间的软X射线,研制并优化了一种高低密度夹心结构的透射式CsI光阴极。它的光子探测效串大约是高密度透射式CsI光阴极的110倍。所测得的光电发射次级电子能量分布曲线与高密度CsI光阴极类似,半极限值的全宽度(FWHM)不到2eV。由于它的量子效率高而次级电子能量分布范围相当窄,这种夹心结构透射式CsI光阴极广泛地应用于软X射线探测器和计数器,特别是软X射线条纹摄相管。     

X射线平板探测器背板工艺研究进展

从高像素填充因子、低噪声、高帧频、高空间分辨率及柔性五个方面对近些年X射线平板探测器背板工艺的研究进展进行了综述.通过对研究过程中的材料选择、像素结构和读出电路优化的详细阐述,分析了X射线平板探测器背板工艺的研究现状及改善方向.文章同时从新结构、新材料、电路设计及三维探测设计四个方面给出了X射线平板探测背板技术未来的发展趋势.     

基于光量子探测的XPNAV半物理仿真及建模

基于X射线脉冲星导航(XPNAV)系统的工作原理,设计并实现了一种基于激光量子探测的XPNAV地面仿真系统.通过分析X射线脉冲星信号,建立了信号的调制模型,提出了脉冲星信号轮廓累积Renyi熵方法,模拟产生了X射线脉冲星信号.实验表明,构建的XPNAV半物理仿真系统简单实用,可以实现XPNAV的实验验证,其产生的模拟信...     

基于EKF的脉冲星导航在转移轨道的应用

为提高深空探测器在转移轨道的自主导航能力,提出了一种基于EKF的X射线脉冲星自主导航定位系统.以X射线探测器获得的脉冲到达时间为量测量,以深空探测器轨道动力学模型为状态方程,利用扩展卡尔曼滤波算法进行状态估计.以美国火星探路者任务深空转移段为例进行了仿真实验,仿真结果表明了该方法的可行性与有效性,能够完成深空探测器转移段的自主导航任务.     

X射线脉冲星导航系统选星方法研究

针对X射线脉冲星导航(XPNAV)系统的选星问题,该文研究了脉冲星可见性、品质因子及空间分布对脉冲星优选的影响。分别建立了第三体阴影遮挡,X射线干扰源影响以及X射线探测器视场角限制造成脉冲星不可见的约束方程;分析了基于克拉美罗界的脉冲星品质因子评价公式;提出了脉冲星组合加权几何精度因子(WDOP)的计算方法,并证明了加权几何精度因子值随着脉冲星观测数量的增加而减小。最后设计了一种基于查表法的脉冲星选星方法。仿真结果表明,设计的脉冲星选星方法可以有效地从适合导航的脉冲星中优选出最佳脉冲星组合。     

红外、紫外、微光系统与应用

SPIE-Vol.3764 01148011999年 SPIE 会议录,卷3764:紫外与 X 射线探测光谱学及偏振测量法,3=1999 proceedings 0f SPIE,Vol3764:Ultraviolet and X-ray detection.spectroscopy,andpolarimetry,Ⅲ[会,英]/SPIE-The International Societyfor Optical Engineering.—1999.—288P.(EC)本会议录收集了于1999年7月19～20日在科罗拉多州 Denver 召开的紫外与 X 射线探测光谱学和偏振测量法会议上发表的28篇论文,内容涉及半透明多层极化器制造及在软 X 射线椭圆计中的应用,反射光学中超紫外区域校准方法.基于硅 PIN 二极管和漂移探测器的 X 射线偏振计,硅光电二极管探测器。太阳日晕探测任务,SOHO 任务中 UVCS 探测器平面场,超导遂道结。     

离子注入型Si-PIN半导体探测器的研制

本文系统地介绍了Si-PIN探测器对带电粒子、中子、射线的探测原理.针对灵敏面积为φ30mm×420μm的Si-PIN探测器,详细地介绍了设计方法和工艺流程,并指出了影响探测器性能的关键工艺.采用离子注入和平面工艺不仅能够降低漏电流,提高探测器的能量分辨率,而且使得探测器对高温环境和真空都很稳定.最后初步介绍了探测器的电特性(I-V特性,C-V特性)的变化趋势,以及探测特性参数的测量方法.     

新型塑料闪烁体探测器对脉冲X射线响应的研究

射线装置产生的X射线脉冲周期长短不一,很多装置会产生短周期脉冲X射线,特别是医院X射线诊断机等。这些装置的最小脉冲宽度为ns级,能量从几到几百KeV。现有的辐射剂量计无法准确测量这种短周期脉冲X射线。因此,文章研究提出一种新的快速响应和更大探测能量的塑料闪烁体探测器针对医院X射线诊断机的检测需求,并与实际应用情况相结合,在对各种探测器进行性能分析的基础上,选用新型塑料闪烁体探测器进行脉冲X射线响应的研究。经过试验,该研究所设计的新型塑料闪烁体探测器检测系统可以较准确地测量医院X射线诊断机的短周期脉冲X射线。     

Augmentation of XNAV System to an Ultraviolet Sensor-Based Satellite Navigation System

X-ray pulsar-based navigation (XNAV) using one X-ray detector is investigated as an augmentation to the capability of an ultraviolet (UV) sensor-based satellite autonomous navigation system. The satellite state dynamics are analyzed to establish the dynamical equations of the satellite autonomous navigation system. A time transformation equation that accounts for relativistic effects is presented and the measurement model of the XNAV system is derived using pulse phase information from only one pulsar. The measurement model of the UV sensor-based satellite navigation system is presented using the Earth image information from the UV sensor. In order to integrate the measurements from the X-ray sensor and the UV sensor, a federated filter is developed to provide the optimal simultaneous estimation of position and velocity of the satellite. The concept is demonstrated on a GPS orbit and a geosynchronous orbit and it is found that the performance of the integrated satellite navigation system is improved with respect to that of the UV sensor-based satellite navigation system.     

室温核辐射CdZnTe像素阵列探测器的研制

报道了一种基于N型Cd0.9Zn0.1Te晶体材料的室温核辐射探测器.为充分发挥CdZnTe材料的优点,实验中采用了一系列工艺优化措施:如对材料表面进行处理,采用Pt/Au双层电极结构并优化器件表面钝化方法,改善退火条件等,从而制备出性能优良的7mm×7mm×5 mm阵列像素(3×3)探测器:其57Co12-2 ke光谱能量分辨率为23.7%(28.9 keV FWHM),137Cs 662 keV光谱分辨率为17.9%(17.8 keV FWHM);光谱曲线理想,呈高斯分布形状;低能带尾非常陡峭,这说明空穴的影响较小,可以略此外,该探测器在室温及不同测试条件下均能稳定工作,与传统探测器相比,省去了复杂昂贵的低温制冷系统,降低了成本.     

2 000~2 800 eV软X光入射CsI(TI)闪烁体的探测效率标定

CsI（Tl）闪烁体是X光转换为可见光的一个比较重要的部件,其转换效率对惯性约束聚变中的X光诊断发挥关键作用。利用北京同步辐射装置4B7A中能束线,针对2 000~2 800 eV能段的软X光入射不同厚度CsI（Tl）闪烁体后转换为可见光的探测效率进行了标定。文章详细分析了CsI（Tl）闪烁体在X光激发下的能量沉积和出射可见光的效率。整个探测系统包括入射兼容光源、标准探测器、快门、CsI（TI）闪烁体块、黑腔盒,SI1000可见光CCD等。用曲线拟合的方法归一化入射兼容光,利用SI1000可见光CCD相机作接收系统记录出射可见光,在CCD线性工作范围内,得到CCD上记录的出射可见光计数。标定实验获得2 000~2 800 eV能区标定探测器电流,CCD计数,得到了同一曝光时间下CCD计数和入射光子数的比值,即探测效率。实验结果表明,随着CsI（Tl）闪烁体厚度的增加,探测效率也随之提高。实验方法为后续选择合适厚度闪烁体做软X光探测做基础。     

线性模式主被动碲镉汞APD探测器测试研究

碲镉汞雪崩光电二极管（Avalanche Photodiode, APD）探测器在主被动模式下能同时获取目标物体的强度信息和时间信息,实现实时的三维探测。高精度时间标定的测试方法是验证三维测距的基础。文中分析了盖革模式和线性模式的优缺点,针对一种线性模式主被动HgCdTe APD探测器的读出电路结构进行了分析,并对TOF计算方法进行了研究,在此基础上搭建了一套高精度时间标定的测试平台,对系统和环境噪声进行了测试,得到噪声带来的时间抖动为179 ps。对测试仪器带来的固定时延进行了校准,对影响TOF精度的电压、电容、斜坡发生器的精度以及高精度电压源的精度等参数进行了理论分析,在77 K下完成了线性模式HgCdTe APD探测器的主、被动信息的测试。测试结果得到低温下电路线性度高达99.9%,饱和电荷容量为7 Me?,时间精度抖动的均方根为2.107 ns,证明该测试平台和方法能有效地评估探测器的性能,为红外精准探测提供了参考。     

多源导航系统软、硬故障检测新方法研究

故障检测和隔离对提高无人机的导航精度和可靠性有重要意义.针对残差卡方算法对小值软故障灵敏度差,改进序贯概率比(SPRT)算法无法判断故障结束时间的缺陷,提出了一种联合故障检测算法.该算法依靠残差卡方算法判断故障结束时间,从而及时对改进SPRT算法检测值进行修正,使改进SPRT算法能继续检测非第一次故障.改进SPRT算法对故障的灵敏度高,且残差卡方算法能准确判别故障结束时间.仿真结果表明,该综合算法对小值软故障、大值阶跃故障都有很好的检测效果,有效提高了系统的故障检测能力及灵敏度,增强了组合导航系统的可靠性.     

基于时间间隔测量的宽范围高分辨率时间同步检测方法

针对传统时间同步技术中测量范围与分辨率之间的矛盾,提出一种基于时间间隔测量的宽范围高分辨率时间同步检测方法.利用电磁波信号在特定介质中传播的准确性和稳定性,结合任意信号之间无需频率归一化处理的异频相位检测原理,以时空转换关系为基础,将基于长度游标的时频测量技术应用于导航卫星1pps信号的同步检测,进而提高1pps信号之间时间差测量的分辨率.同时,该技术与传统的高精度时间间隔测量方法配合使用,形成多层次逐级测量法,可以进一步扩宽测量范围.实验结果证明了该方法的合理性和科学性,其测量分辨率可达到50ps量级,稳定度优于10ps.该方法将为我国航空航天、导航定位、通信、计量、雷达、天文等高科技领域的进一步发展提供理论指导并对其中关键的时间同步方面提供技术支持.     

Metallic Magnetic Calorimeters for X-Ray Spectroscopy

An increasing number of experiments employ low-temperature radiation/particle detectors which are based on a calorimetric detection scheme and operate at temperatures below 100 mK. Metallic magnetic calorimeters use a metallic paramagnetic temperature sensor in tight thermal contact with the X-ray absorber. The magnetization of the sensor is used to monitor the temperature change of the detector upon the absorption of single photons, which is proportional to the absorbed energy. Low-noise high-bandwidth dc superconducting quantum interference devices read out the small changes in magnetization. An energy resolution of DeltaE _FWHM = 2.7 eV was obtained for X-ray energies up to 6 keV.     

基于多元约束的小型软X射线偏振望远镜光学设计及优化

作为揭示物质在强磁场、强引力场中的行为方式以及天体辐射偏振产生原因的重要手段，X射线偏振探测在近40年来一直是高能天体物理的研究热点。小型软X射线天文偏振探测望远镜采用抛物面聚焦方式将X射线会聚至探测器处，通过在反射镜表面镀制多层膜实现高反射率和能量分辨。文中对小型天文偏振望远镜抛物面的两种空间布局方式，即中心环绕旋转式镜面布局和交叉对称式镜面布局进行了理论分析，构建了综合集光面积和制作难度的优化模型，基于多元约束方式进行了参数优化。结果显示，在系统口径受限、探测器有一定尺寸的实际应用环境中，参数优化后的交叉对称式镜面布局方案较常规中心环绕式设计更有优势，既能获得较大的集光面积，又能兼顾镜面加工的可行性。     

快速高能X射线光栅相衬成像

X射线光栅相衬成像对弱吸收物质成像能够获得较高的图像衬度,然而使用高分辨探测器,成像时间长。此外,受光栅工艺限制,成像能量通常在30 keV左右。文中基于投影成像原理,大大放宽了对光栅工艺的要求,提高了成像能量。同时,利用医用CT球管以及医用探测器,基于周步进扫描模式,实现了快速相衬CT成像。在国家同步辐射实验室搭建的成像系统上,完成了80 kV管电压（等效能量约48 keV）180 mA管电流,物体80 s曝光的二维和三维成像实验。针对实验结果,进一步探讨了提高密度分辨率的方法和途径。