课题基金 / 基金详情

轨道伽马能谱中湮灭辐射定量分析与岩性反演方法研究

批准号:
12105043
项目类别:
青年科学基金项目(C类)
资助金额:
30.0 万元
负责人:
赵剑锟
依托单位:
学科分类:
在线与离线数据处理
结题年份:
2024
批准年份:
2021
项目状态:
已结题
项目参与者:
赵剑锟

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
轨道伽马能谱是深空探测的重要手段之一,在我国深空探测深度和广度不断拓展的背景下,开展相关新内容、新方法研究,具有重要的科学和现实意义。湮灭辐射承载有效地质信息,却尚未对其实现定量分析和科学应用。主要原因是:“宇宙射线级联簇射”和“质子-中子-伽马-电子对效应”均能产生湮灭辐射,在0.511MeV能窗内谱线剥离难度较大;缺少准确、有效的实验手段对数理模型进行标定。本课题拟通过:1、以月表湮灭辐射产生、输运机理入手构建数理方程;2、采用Geant4仿真CE1-GRS探测过程宇宙射线能谱,以控制各反应通道开-闭的方法,对“级联簇射”和“质子-中子-伽马-电子对效应”所致湮灭辐射逐一剥离;3、依托“中国原子能科学研究院‘强流质子回旋加速器’”开放平台开展实验,修正数理方程,标定岩性识别模型;最终实现“湮灭辐射反演岩性”的新应用,为深空轨道伽马能谱探测发展提供参考。
英文摘要
Orbital gamma spectrum is one of the significant means of deep space exploration. In the context of the expanding depth and breadth of deep space exploration in China, it is of great scientific and practical significance to carry out some research on new contents and methods. The positron annihilation radiation, in lunar orbit gamma ray spectrum, can reflect a wealth of information about the physical properties and chemical composition. While, it is very difficult to accomplish the quantitative analysis for the positron annihilation radiation, since the annihilation radiation is extremely complex. In this project, we plan to study the key technologies for calculating the positron annihilation radiation fluence rate accurately. Firstly, The distribution of positron fluence rate in near-lunar orbit and background in low energy range are acquired by Monte Carlo simulation. Then we try to carry out the experimental study on cascade shower of cosmic rays, by proton accelerator, which is used to calibrate the inversion model. Finally, the scientific goal of lunar lithology inversion is achieved. This project is beneficial to explore the scientific value of lunar orbital energy spectrum data.
轨道伽马能谱测量是月球与行星探测的重要手段,月表湮灭辐射承载有效地质信息,其形成机理、输运模式以及扰动规律的复杂性,极大地限制了该特性信息的精确解析和科学应用。.本项目采用确定论与蒙特卡洛模拟相结合的方法,基于我国CE-GRS系列探测数据和质子诱发湮灭辐射地面实验结果,对月表湮灭辐射形成、输运、探测、特征峰定量分析和反演应用中的关键问题开展研究。取得了如下重要成果:(1)在数值计算和实验验证的基础上,总结了在不同宇宙射线谱分布、岩石种类、密度等参数影响下的月表湮灭辐射形成、输运机理、扰动因素的影响规律以及在轨道伽马能谱仪中的沉积行为特征。(2)基于Geant4平台设计了一种“通过追踪粒子间接控制反应通道的开闭”方法,实现了级联簇射中各物理过程所致湮灭辐射注量率精细化剥离。(3)通过确定论和蒙特卡洛相结合的方法,构建了轨道伽马能谱中湮灭辐射定量分析模型,针对性地开发了非线性解析方法,并与IAEA参考实验核数据库进行了对比分析,实现了对湮灭辐射这一“高散射本底、多成分干扰”的难解析特征峰的定量分析。(4)设计了一套通过加速器标定湮灭辐射反演岩性的实验装置和方法,获得了克里普岩、高钛玄武岩、低钛玄武岩、高铝玄武岩、斜长岩等样品湮灭辐射特征信息,从地面实验的角度证明了通过湮灭辐射特征进行岩性识别的可行性。(5)开发了基于分类、聚类分析等机器学习算法的岩性反演数理模型,解决了岩性与湮灭辐射注量率之间的非完全映射问题;绘制了全月幅出射湮灭辐射注量率分布特征反演的亚铁斜长岩、低钛玄武岩、亚铁苏长岩、高钛玄武岩、镁质斜长岩和克里普岩分布图,完成了南极-艾特肯盆地等重点区域撞击坑内的湮灭辐射的差异性特征分析。.研究成果进一步丰富了月表湮灭辐射形成机理和扰动规律等理论,提升了轨道伽马能谱定量分析技术水平,拓展了其在空间与行星探测中的应用范围,为月球表面辐射环境特征研究及CE-GRS系列数据科学价值的深度挖掘工作提供新的参考。.
轨道伽马能谱中氢特征峰非线性解析与月表水含量反演方法研究
  • 批准号:
    12565020
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
  • 资助金额:
    31.00万元
  • 批准年份:
    2025
  • 负责人:
    赵剑锟
  • 依托单位:
国内基金
海外基金