写在前面的话

正我国第一颗X射线天文望远镜——硬X射线调制望远镜(HXMT)——预计于2016年年底发射升空。HXMT的成功研制表明我国在空间X射线天文探测器设计、制造以及配套的性能测试(标定)以及地面科学应用系统等方面取得了全面突破,跻身国际上少数能够自主研制一颗X射线天文卫星的全部科学仪器的国家。为介绍X射线天文科学研究和HXMT的基本情     

硬X射线调制望远镜卫星及其科学目标

正硬X射线调制望远镜(The Hard X-ray Modulation Telescope,简称:HXMT)是我国自主研制的第一颗X射线天文卫星,承载有高能X射线望远镜(20~250ke V,5000 cm2)、中能X射线望远镜(5~30ke V,952 cm2)、低能X射线望远镜(1~15ke V,384 cm2)以及空间环境监测器。HXMT具有扫描观测和定点观测两种工作模式,扫描观测可以进行宽波段大天区X射线巡天成像,定点观测可以研究黑洞、中子星等高能天体的多波段X射线快速光变,HXMT还可以监视天空的高能爆发现象。通过HXMT     

HXMT卫星的观测规划与数据处理

正HXMT卫星在轨运行期间,需要开展一系列的空间观测,以便对天文现象进行研究。空间探测涉及到多个过程,需要考虑多种因素的约束,本文将详细给出从观测任务的提出,到任务安排、数据处理及科学分析的全过程。一、引言硬X射线调制望远镜(HXMT)是我国首颗X射线天文卫星,卫星发射升空后,预期在轨工作四年。在此期间,为实现预期的科学目标,将开展一系列的空间X射线探测,通过对这些观测数据的处理分析,     

空间硬X射线调制望远镜

用宇宙作为物理实验室,探索在地球上无法企及的条件下,例如极早期宇宙或黑洞视界附近强引力场中的物理规律,已成为新世纪物理学和天文学共同的前沿课题;空间天文观测是其中一个最重要的研究途径.自主研制和发放空间硬X射线调制望远镜(HXMT),实现中国空间天文卫星零的突破,是中国<"十一·五"空间科学发展规划>的目标之一.HXMT将实现宽波段X射线(1-250 keV)巡天,其中在硬X射线波段具有世界最高灵敏度和空间分辨率,发现大批被尘埃遮挡的超大质量黑洞和未知类型天体,探测宇宙硬X射线背景辐射;HXMT还将通过对黑洞和其他高能天体宽波段X射线时变和能谱的观测,研究致密天体极端物理条件下的动力学和辐射过程.基于成像技术创新提出HXMT项目迄今已有15年,能不能抓住技术创新所提供的科学机遇仍然是一个严重的挑战.     

一种聚焦型X射线探测器在轨性能标定方法

X射线探测器是X射线天文观测及脉冲星导航的核心器件,受发射振动、高能粒子辐射损伤及元器件老化等影响,X射线探测器空间观测性能会逐渐变化,X射线探测器在轨标定有利于观测天体X射线辐射信息的准确获取及精确建模.研究利用了脉冲星辐射能谱标定X射线探测器性能的方法,能较好地消除探测器本底及空间环境噪声的影响,通过处理脉冲星导航试验卫星(XPNAV-1卫星)的Crab脉冲星观测数据,评估了我国首款聚焦型X射线探测器的在轨性能.计算结果表明,XPNAV-1卫星上聚焦型X射线探测器的有效面积在0.6-1.9 keV能段内优于2 cm~2,其中在0.7 keV能量处取得最大值3.06 cm~2,探测效率约10%;有效面积随着探测能量增大而减小,在2—3.5 keV能段内有效面积约为1 cm~2,而大于5 keV能段的有效面积约为0.1 cm~2,且此能段估计精度明显受光子统计误差影响.同时研究了考虑能量响应矩阵的探测器有效面积标定新方法,利用地面性能测试中五个特征能谱处的能量分辨率重构其能量响应矩阵,重新标定了聚焦型X射线探测器有效面积,发现该能量响应矩阵对结果影响较小.最后建议观测某些超新星遗迹监测能量分辨率及能量线性等指标的变化.     

HXMT探测器能量响应矩阵的计算

介绍硬X射线调制望远镜(HXMT)探测器能量响应矩阵的计算方法，根据实验室测量数据计算了该条件下的能量响应矩阵；利用该能量响应矩阵由直接解调法解实验室所测放射源能谱，能很好地重现放射源能量.     

惯性约束聚变软X射线在线标定系统概念设计

长期以来，惯性约束聚变（ICF）研究软X射线诊断科学仪器设备的元器件标定工作主要依赖同步辐射光源X射线辐射计量站进行。该类装置通常与用于开展ICF研究的大型激光装置分处两地，难以满足ICF研究软X射线元器件实时实地的标定应用需求。另外，由于同步辐射和ICF激光等离子体产生的X射线辐射特性存在较大差异，同步辐射计量站的标定结果事实上也不能完全反映元器件在ICF实验应用中的计量响应特性。本文首先介绍一种基于单光学元件的软X射线紧凑型无谐波光源单色化技术，以此为基础提出研制基于ICF激光等离子体X射线源的同源、同几何位形、双束比较校准的多能量通道光源单色化系统，用于ICF应用软X射线元器件的在线标定。新系统一方面可望满足ICF软X射线元器件实时实地的标定应用需求；另一方面，其提供的标定光束的技术特征将最大可能地接近ICF激光等离子体X射线辐射本身。配备相应的X射线二极管（XRD）和标准探测器之后，该系统将形成一套具有在线自校准功能的新型多通道δ能量响应软X射线能谱仪。     

天文观察用超软X射线探测器的标定

在北京同步辐射装置3W1B光束线上,对天文观测用超软X射线(0.2keV—3.5keV)正比计数管探测器进行了系统地标定.得到了正比计数管的死时间、计数率坪曲线、能量线性、能量分辨、窗材料透过比曲线;借助于已标定过的光电二极管探测器,测量了正比管探测器的能量响应效率,标定不确定度在10%—18%之间.另外,还对正比管系统在卫星上的六道记录和在实验室里的多道记录进行了对比,两种记录方式符合得很好.     

硬X射线调制望远镜低能探测器量子效率标定

低能X射线望远镜是硬X射线调制望远镜卫星的主要载荷之一,探测器采用CCD236.探测器的量子效率会影响能谱拟合和绝对流量,有必要对其进行标定.利用~(55)Fe放射源,以硅漂移探测器为标准探测器,标定了CCD236在Mn-K_α(5.899 keV)和Mn-K_β(6.497 keV)能量点处的量子效率,此能段在Fe线附近,对X射线天文观测有重要价值.考虑探测器的分裂事例后,Mn-K_α和Mn-K_β处的量子效率分别为71%和62%.在-95—-30?C工作温度范围内,CCD量子效率与温度无关.利用CCD236的结构及实测的量子效率,不考虑沟阻影响,得到耗尽层厚度为38μm.对CCD236施加不同的电压,其量子效率基本不变,表明其在两相驱动下高低电平的耗尽层厚度相等,进而说明CCD236一直工作在深耗尽状态,其耗尽层到了外延层和衬底层边界,已达最大值.     

一种空间超紫外望远镜在轨指向标定方法

介绍了一种不同波段的超紫外望远镜在轨指向的标定方法。此方法利用四个波段(13.0,17.1,19.5,30.4nm)的超紫外望远镜均有较高的光谱响应和能够对较强的太阳辐射光谱成像的特点,根据由不同的望远镜所获得的太阳的四个图像的变化,计算出了四个望远镜间的指向偏差。根据四个不同波段的超紫外望远镜的光学性能和太阳紫外辐射谱线的亮度优化出了具体的太阳辐射谱线,并对所选用的标定谱线的可行性进行了分析。该方法的在轨标定精度为0.1″。     

标定脉冲星导航探测器的荧光X射线光源

为标定X射线脉冲星导航用探测器, 设计了一种荧光X射线源, 该射线源的工作原理是 用X射线管的出射线轰击特定荧光靶材, 从而获得能量一定的荧光X射线, 并以此作为标定探测器的荧光X射线光源. 采用硅漂移半导体探测器在大气环境下测试了按上述原理搭建的荧光X射线光源的能谱分布和光子流量, 从光子流量入手推算了该荧光X射线光源用于真空系统中对探测器进行标定的可行性. 研制出了荧光X射线光源样机, 并在真空系统中对荧光X射线光源样机光子流量做了测试. 在探测距离D_x=300 cm, X射线管管流I_a=200 μA时, 所测得的荧光X射线光源光子流量可达19.57 ph/s@4.51 keV, 25.22 ph/s@5.41 keV, 33.27 ph/s@8.05 keV, 确认了所提方法的可行性, 获得了标定探测器的荧光X射线光源.     

封面故事

<正>用宇宙作为物理实验室,探索在地球上无法企及的条件下的物理规律,是物理学和天文学共同的前沿课题;空间天文观测是其中最重要的研究途径之一。硬X射线调制望远镜(HXMT)卫星是我国自主研制的第一颗空间X射线天文卫星,将实现1-250 keV     

天文观察用超软X射线探测器的标定

在北京同步辐射装置3WlB光束线上,对天文观测用超软X射线(0.2keV-3．5keV)正比计数管探测器进行了系统地标定．得到了正比计数管的死时间、计数率坪曲线、能量线性、能量分辨、窗材料透过比曲线;借助于已标定过的光电二极管探测器,测量了正比管探到器的能量响应效率,标定不确定度在10％一18％之间．另外,还对正比管系统在卫星上的六道记录和在实验室里的多道记录进行了对比,两种记录方式符合得很好．     

软X射线绝对光强测量系统及其标定

详细介绍了软X射线绝对光强测量系统的设计和结构及其标定的情况和结果,测量系统包括电离室、监测(或待标定)探测器及其传动系统两部分,可作为50—2000eV软X射线绝对强度测量的一级标准探测器. 并给出了系统的偏差.     

用于激光等离子体中X射线测量的单光子计数型CCD的标定

 介绍了单光子计数型CCD的工作原理。实验选择参数准确的X射线放射源前向辐照CCD的像元面，计数由此产生；通过积分获得X射线的强度分布，在CCD处于单光子计数状态下，扣除本底信号，得到该型CCD产生一个计数所需的光子能量，约6.453 eV。标定了该型CCD的探测效率。结果表明：在单光子计数型CCD的有效能区内，对于不同能量的入射光子，其探测效率不同，在5.3 keV处获得最高探测效率66％；随着能量的增大，探测效率降低。标定结果可为激光等离子体研究中定量测量X射线光谱提供实验参考。     

北京同步辐射装置4B7B软X射线标定束线的性能研究及应用

描述了在北京同步辐射装置(BSRF)4B7B软X射线上,通过多种方法进行高次谐波抑制,采用复合滤片消除高能区低能X射线等性能改进方法使光源的高次谐波含量小于1%、能量分辨优于3000,无杂散光。在4B7B光束线上开展了X射线探测器(XRD)灵敏度、平面镜反射率和滤片透射率的标定方法研究,XRD灵敏度标定不确定度优于3%,平面镜反射率标定不确定度小于3.5%,滤片透射率标定不确定度优于1%。     

超紫外波段的X射线底片相对标定

介绍X射线底片在超紫外波段(19.0～22.0nm)的相对标定方法。在LF-11激光装置上,用激光产生等离子体作为标定源,同时控制显影条件和底片类型与测X光激光时相同,标定出美国Kodak公司生产的SWR型底片特性曲线。解决了底片响应对所测X光激光增益系数的影响。结果表明,在超紫外波段,波长对特性曲线影响可不考虑。     

封面照片说明

 中科院高能所研究人员正在研制的硬X射线调制望远镜HXMT,是目前世界上具有高灵敏度和较好空间分辨本领的空间硬X射线望远镜。该探测系统由18个单体组成,每个单体包括一个板条式准直器和一个探测面积为280平方厘米的NaI/CsI复合晶体探测器。     

中国研制硬X射线调制望远镜卫星

 经过数年的延迟,中国第一个专用的天文卫星终获政府批准.这个价值1.54亿美元的硬X射线望远镜(Hard X-ray Modulation Telescope,HXMT)将于2015年发射升空,在离地面550千米高空,用4年时间给我们绘出一幅X射线天图并对X射线源的性质进行详细研究.     

基于亚皮秒紫外激光器的诊断设备标定平台EI北大核心CSCD

为充分利用亚皮秒紫外激光器的大能量、超短脉宽的紫外激光输出特性,配套建立了激光惯性约束聚变(ICF)诊断设备性能指标的标定平台。标定平台具备激光能量测量、光传输延迟、光束分割与等比递减、序列光脉冲产生器等功能,可为相关诊断设备提供结构支撑和高真空度的运行环境。通过机械与光学设计完成了平台各部件的研制,并利用该平台对X射线二极管的响应时间、X光条纹相机的扫速、X射线分幅相机的动态范围等指标进行了标定。结果表明,该标定平台与亚皮秒紫外标定源的匹配度良好,可实现多种诊断设备性能指标的精密标定。