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硬X射線探測(cè)器地面標(biāo)定裝置HXCF 受訪者供圖
　　6月15日，我國(guó)首顆硬X射線調(diào)制望遠(yuǎn)鏡衛(wèi)星“慧眼”成功搭載長(zhǎng)征四號(hào)乙火箭發(fā)射升空?！盎垩邸睂?shí)現(xiàn)1—250千電子伏特能區(qū)的X射線巡天，用于研究黑洞、脈沖星及伽馬射線暴，發(fā)現(xiàn)新天體或已知天體的新活動(dòng)。
　　“慧眼”攜帶了高能、中能和低能三種望遠(yuǎn)鏡，實(shí)現(xiàn)X射線探測(cè)全覆蓋。其中高能望遠(yuǎn)鏡的設(shè)計(jì)能區(qū)為20-250千電子伏特，其主要載荷為18個(gè)復(fù)合晶體探測(cè)器，這些探測(cè)器也正是“慧眼”的眼睛。探測(cè)器的能量分辨率、探測(cè)效率、均勻性等關(guān)鍵性能參數(shù)需要在發(fā)射前在地面進(jìn)行標(biāo)定給出，否則入軌后將無(wú)法準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)由觀測(cè)數(shù)據(jù)到真實(shí)天文對(duì)象的反演。
　　給探測(cè)器“標(biāo)刻度”
　　“沒(méi)有經(jīng)過(guò)標(biāo)定的探測(cè)器，就像是沒(méi)有刻度線的尺子，當(dāng)接收到X射線時(shí)，無(wú)法準(zhǔn)確確定入射X射線光子的能量及數(shù)量。而開(kāi)展地面標(biāo)定實(shí)驗(yàn)，相當(dāng)于給探測(cè)器刻上了精密的刻線，讓它能精準(zhǔn)地測(cè)出入射光子的信息，給相關(guān)天體物理科學(xué)研究提供準(zhǔn)確、有價(jià)值的觀測(cè)數(shù)據(jù)。”“慧眼”高能望遠(yuǎn)鏡主任設(shè)計(jì)師、中科院高能所劉聰展向科技日?qǐng)?bào)記者解釋道。
　　2011年，承擔(dān)“慧眼”有效載荷研制工作的中科院高能所找到了中國(guó)計(jì)量院電離所，希望開(kāi)展合作研究，解決X射線天文衛(wèi)星探測(cè)器標(biāo)定技術(shù)難題。經(jīng)過(guò)近3年的努力，雙方從無(wú)到有，聯(lián)合建立了國(guó)內(nèi)首套硬X射線探測(cè)器地面標(biāo)定裝置HXCF。
　　指標(biāo)優(yōu)于國(guó)外
　　“該裝置提供的單能X射線能量范圍達(dá)15—180千電子伏特，上限180千電子伏特為國(guó)際同類(lèi)裝置的最高水平，并首次解決了X射線注量測(cè)量與量值溯源的難題?！敝袊?guó)計(jì)量院研究員吳金杰介紹道。所謂X射線注量測(cè)量，是指測(cè)量出單位時(shí)間內(nèi)單位面積上有多少光子通過(guò)。通過(guò)將測(cè)出的X射線注量和衛(wèi)星探測(cè)器探測(cè)到的計(jì)數(shù)進(jìn)行比對(duì)，就能了解探測(cè)器的探測(cè)效率。
　　據(jù)介紹，2015年，中國(guó)計(jì)量院和中科院高能所研制的硬X射線探測(cè)器地面標(biāo)定裝置HXCF與意大利費(fèi)拉拉大學(xué)的標(biāo)定裝置LARIX進(jìn)行了國(guó)際比對(duì)，HXCF無(wú)論在能量范圍、注量測(cè)量以及光源穩(wěn)定性等指標(biāo)上都優(yōu)于意方的LARIX。費(fèi)拉拉大學(xué)為國(guó)際知名天文學(xué)研究機(jī)構(gòu)，在空間X射線探測(cè)儀器研制、地面標(biāo)定及相關(guān)科學(xué)研究方面都具有豐富的經(jīng)驗(yàn)，具有除我國(guó)之外全世界能量最高的硬X射線探測(cè)器專用標(biāo)定裝置LARIX。
　　在硬X射線探測(cè)器地面標(biāo)定裝置研制成功的基礎(chǔ)上，中科院高能所和中國(guó)計(jì)量院研究團(tuán)隊(duì)合作完成了對(duì)“硬X射線調(diào)制望遠(yuǎn)鏡”衛(wèi)星18個(gè)裝星用的復(fù)合晶體探測(cè)器和6個(gè)備用探測(cè)器的能量線性、能量分辨率、探測(cè)效率和均勻性等關(guān)鍵參數(shù)的地面標(biāo)定實(shí)驗(yàn)，共計(jì)1200機(jī)時(shí)。
　　監(jiān)測(cè)“慧眼”長(zhǎng)期在軌狀態(tài)
　　“慧眼”設(shè)計(jì)壽命4年，入軌后，將在空間環(huán)境下長(zhǎng)期運(yùn)行，探測(cè)器的表現(xiàn)會(huì)和在地面上時(shí)一樣嗎？為了監(jiān)測(cè)“慧眼”長(zhǎng)期在軌運(yùn)行狀態(tài)，中國(guó)計(jì)量院和中科院高能所基于放射性活度計(jì)量技術(shù)，為“慧眼”研制了18枚活度在豁免水平的在軌標(biāo)定源，保障衛(wèi)星在軌運(yùn)行期間的性能穩(wěn)定。
　　“一方面，空間環(huán)境畢竟和地面環(huán)境不一樣，另外隨著探測(cè)器的長(zhǎng)期工作，可能會(huì)出現(xiàn)老化現(xiàn)象，這些因素都可能導(dǎo)致探測(cè)器性能指標(biāo)的漂移。因此，我們和高能所合作研制了在軌標(biāo)定放射源，隨時(shí)都可以對(duì)探測(cè)器的性能指標(biāo)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并以此為依據(jù)及時(shí)對(duì)相關(guān)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，確保探測(cè)器在軌運(yùn)行期間性能指標(biāo)的穩(wěn)定性?！睒?biāo)定源研制負(fù)責(zé)人、中國(guó)計(jì)量院梁珺成介紹道。
　　在吳金杰看來(lái)，硬X射線探測(cè)器地面標(biāo)定裝置項(xiàng)目的完美收官只是一個(gè)起點(diǎn)，未來(lái)中國(guó)計(jì)量院還將繼續(xù)拓展單能X射線量子計(jì)量研究方向，不斷擴(kuò)展單能X射線能量范圍、研制X射線量子探測(cè)器，以支撐我國(guó)X射線天文學(xué)、暗物質(zhì)尋找等基礎(chǔ)前沿研究工作快速發(fā)展。
　?。ㄔd于《科技日?qǐng)?bào)》 2017-06-22 05版）