用于太阳硬X射线成像观测的双面条带型CZT探测器关键技术研究
批准号:
12103095
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:
汪慎
依托单位:
学科分类:
空间天文和高能天体物理技术和方法
结题年份:
2024
批准年份:
2021
项目状态:
已结题
项目参与者:
汪慎
中文摘要
作为距离我们最近的恒星,太阳剧烈运动比如耀斑和日冕物质抛射将在从射电到伽马射线全波段产生辐射,有可能对人类的生存环境带来灾害性的影响。通过对太阳发射X射线的观测,可以深入研究太阳耀斑和日冕的低密度源中电子的加速机制,以及粒子爆发与太阳磁场的拓扑关系。.在太阳硬X射线观测领域,广泛应用的观测方法是傅里叶调制间接成像,然而间接成像的动态范围和灵敏度有限,难以对太阳耀斑加速过程的进行深入研究。.本研究将聚焦太阳爆发的X硬射线波段(5-40keV),探索应用双面条带型CZT探测器对太阳爆发进行直接成像观测的关键技术,包括成像级CZT探测器的封装方案、多通道低噪声的探测器读出电子学系统的设计和能谱解析优化算法的开发,为未来我国太阳空间成像望远镜提供技术探索和积累。
英文摘要
As the closest star to us, the Sun's violent motions such as flares and coronal mass ejections (CMEs) will emit particle streams in the full wavelength range from radio to gamma rays, with potentially catastrophic effects on our living earth. Observations on solar emission X-ray are probes for the acceleration mechanisms of electrons in solar flares and low-density sources in the corona, and the topological relationship between particle bursts and the solar magnetic field..In the field of solar hard X-ray observations, one of the most widely used observation methods is Fourier modulated indirect imaging, however, the dynamic range and sensitivity of indirect imaging is limited, making it difficult to investigate the solar flare acceleration process..This study will focus on the solar outburst in hard X-ray (5-40 keV) range and explore the key techniques for direct imaging and observing the solar outburst by applying CZT double-sided strip detector. This study including the packaging technique for CZT detector, the design of a multi-channel low-noise detector readout electronics system and the development of optimized spectrum algorithm. This study will provide valuable technical reserves for future solar hard X-ary imaging telescopes in China.
太阳活动引发的耀斑爆发和日冕物质抛射现象会在从射电波段至伽马射线波段释放剧烈能量。基于太阳X射线辐射的观测研究,可有效揭示两个关键科学问题:一是耀斑活动中高能电子在低密度日冕源区的加速机制,二是爆发性粒子事件与太阳磁场拓扑结构的相互作用规律。高精度的观测太阳X射线爆发需要探测器具有高位置分辨和能量分辨能力。.本研究聚焦太阳爆发的硬X射线能段,开展基于双面条带碲锌镉(CZT)探测器的读出电子学研究,相关研究成果包括完成了双面条带碲锌镉探测器的设计和封装,完成了低噪声前端电子学系统的研制和测试,完成了数据仿真模拟算法的研发。所研制的前端电子学通道为32路,平均电子学噪声低于178电子,能量分辨率优于5.6%@59.5keV,X射线探测范围可达150keV。相关研究有望在太阳硬X射线观测载荷中得到应用。课题研究阶段,以第一通讯作者发表相关SCI论文一篇,同时发表专利一项。
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