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题名面向行星表面元素测量的小型化伽马谱仪原理样机设计
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作者
黄磊
王轶超
封常青
王宇
王婷
刘树彬
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机构
中国科学技术大学核探测与核电子学国家重点实验室
中国科学技术大学近代物理系
深空探测实验室
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出处
《核电子学与探测技术》
CAS
北大核心
2024年第1期6-17,共12页
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基金
国家自然科学基金项目(资助编号11922510)。
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文摘
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^(137)Cs@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。
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关键词
伽马谱仪
行星元素测量
CZT探测器
读出电子学
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Keywords
gamma-ray spectrometer
planetary element measurement
CZT detector
readout electronics
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分类号
TL82
[核科学技术—核技术及应用]
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