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加快打造原始創(chuàng)新策源地，加快突破關(guān)鍵核心技術(shù)，努力搶占科技制高點，為把我國建設(shè)成為世界科技強國作出新的更大的貢獻(xiàn)。

——習(xí)近平總書記在致中國科學(xué)院建院70周年賀信中作出的“兩加快一努力”重要指示要求

面向世界科技前沿、面向經(jīng)濟主戰(zhàn)場、面向國家重大需求、面向人民生命健康，率先實現(xiàn)科學(xué)技術(shù)跨越發(fā)展，率先建成國家創(chuàng)新人才高地，率先建成國家高水平科技智庫，率先建設(shè)國際一流科研機構(gòu)。

——中國科學(xué)院辦院方針

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【科技日報】為我國首顆X射線天文衛(wèi)星擦亮“慧眼”

2017-06-22 科技日報唐婷陳杭杭

【字體：大中小】

語音播報

硬X射線探測器地面標(biāo)定裝置HXCF 受訪者供圖

　　6月15日，我國首顆硬X射線調(diào)制望遠(yuǎn)鏡衛(wèi)星“慧眼”成功搭載長征四號乙火箭發(fā)射升空?！盎垩邸睂崿F(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。

　　“慧眼”攜帶了高能、中能和低能三種望遠(yuǎn)鏡，實現(xiàn)X射線探測全覆蓋。其中高能望遠(yuǎn)鏡的設(shè)計能區(qū)為20-250千電子伏特，其主要載荷為18個復(fù)合晶體探測器，這些探測器也正是“慧眼”的眼睛。探測器的能量分辨率、探測效率、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，否則入軌后將無法準(zhǔn)確實現(xiàn)由觀測數(shù)據(jù)到真實天文對象的反演。

　　給探測器“標(biāo)刻度”

　　“沒有經(jīng)過標(biāo)定的探測器，就像是沒有刻度線的尺子，當(dāng)接收到X射線時，無法準(zhǔn)確確定入射X射線光子的能量及數(shù)量。而開展地面標(biāo)定實驗，相當(dāng)于給探測器刻上了精密的刻線，讓它能精準(zhǔn)地測出入射光子的信息，給相關(guān)天體物理科學(xué)研究提供準(zhǔn)確、有價值的觀測數(shù)據(jù)?！薄盎垩邸备吣芡h(yuǎn)鏡主任設(shè)計師、中科院高能所劉聰展向科技日報記者解釋道。

　　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計量院電離所，希望開展合作研究，解決X射線天文衛(wèi)星探測器標(biāo)定技術(shù)難題。經(jīng)過近3年的努力，雙方從無到有，聯(lián)合建立了國內(nèi)首套硬X射線探測器地面標(biāo)定裝置HXCF。

　　指標(biāo)優(yōu)于國外

　　“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180千電子伏特為國際同類裝置的最高水平，并首次解決了X射線注量測量與量值溯源的難題?！敝袊嬃吭貉芯繂T吳金杰介紹道。所謂X射線注量測量，是指測量出單位時間內(nèi)單位面積上有多少光子通過。通過將測出的X射線注量和衛(wèi)星探測器探測到的計數(shù)進(jìn)行比對，就能了解探測器的探測效率。

　　據(jù)介紹，2015年，中國計量院和中科院高能所研制的硬X射線探測器地面標(biāo)定裝置HXCF與意大利費拉拉大學(xué)的標(biāo)定裝置LARIX進(jìn)行了國際比對，HXCF無論在能量范圍、注量測量以及光源穩(wěn)定性等指標(biāo)上都優(yōu)于意方的LARIX。費拉拉大學(xué)為國際知名天文學(xué)研究機構(gòu)，在空間X射線探測儀器研制、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，具有除我國之外全世界能量最高的硬X射線探測器專用標(biāo)定裝置LARIX。

　　在硬X射線探測器地面標(biāo)定裝置研制成功的基礎(chǔ)上，中科院高能所和中國計量院研究團隊合作完成了對“硬X射線調(diào)制望遠(yuǎn)鏡”衛(wèi)星18個裝星用的復(fù)合晶體探測器和6個備用探測器的能量線性、能量分辨率、探測效率和均勻性等關(guān)鍵參數(shù)的地面標(biāo)定實驗，共計1200機時。

　　監(jiān)測“慧眼”長期在軌狀態(tài)

　　“慧眼”設(shè)計壽命4年，入軌后，將在空間環(huán)境下長期運行，探測器的表現(xiàn)會和在地面上時一樣嗎？為了監(jiān)測“慧眼”長期在軌運行狀態(tài)，中國計量院和中科院高能所基于放射性活度計量技術(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，另外隨著探測器的長期工作，可能會出現(xiàn)老化現(xiàn)象，這些因素都可能導(dǎo)致探測器性能指標(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，隨時都可以對探測器的性能指標(biāo)進(jìn)行監(jiān)測，并以此為依據(jù)及時對相關(guān)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，確保探測器在軌運行期間性能指標(biāo)的穩(wěn)定性?！睒?biāo)定源研制負(fù)責(zé)人、中國計量院梁珺成介紹道。

　　在吳金杰看來，硬X射線探測器地面標(biāo)定裝置項目的完美收官只是一個起點，未來中國計量院還將繼續(xù)拓展單能X射線量子計量研究方向，不斷擴展單能X射線能量范圍、研制X射線量子探測器，以支撐我國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。

　　（原載于《科技日報》 2017-06-22 05版）

硬X射線探測器地面標(biāo)定裝置HXCF 受訪者供圖
　　6月15日，我國首顆硬X射線調(diào)制望遠(yuǎn)鏡衛(wèi)星“慧眼”成功搭載長征四號乙火箭發(fā)射升空?！盎垩邸睂崿F(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。
　　“慧眼”攜帶了高能、中能和低能三種望遠(yuǎn)鏡，實現(xiàn)X射線探測全覆蓋。其中高能望遠(yuǎn)鏡的設(shè)計能區(qū)為20-250千電子伏特，其主要載荷為18個復(fù)合晶體探測器，這些探測器也正是“慧眼”的眼睛。探測器的能量分辨率、探測效率、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，否則入軌后將無法準(zhǔn)確實現(xiàn)由觀測數(shù)據(jù)到真實天文對象的反演。
　　給探測器“標(biāo)刻度”
　　“沒有經(jīng)過標(biāo)定的探測器，就像是沒有刻度線的尺子，當(dāng)接收到X射線時，無法準(zhǔn)確確定入射X射線光子的能量及數(shù)量。而開展地面標(biāo)定實驗，相當(dāng)于給探測器刻上了精密的刻線，讓它能精準(zhǔn)地測出入射光子的信息，給相關(guān)天體物理科學(xué)研究提供準(zhǔn)確、有價值的觀測數(shù)據(jù)。”“慧眼”高能望遠(yuǎn)鏡主任設(shè)計師、中科院高能所劉聰展向科技日報記者解釋道。
　　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計量院電離所，希望開展合作研究，解決X射線天文衛(wèi)星探測器標(biāo)定技術(shù)難題。經(jīng)過近3年的努力，雙方從無到有，聯(lián)合建立了國內(nèi)首套硬X射線探測器地面標(biāo)定裝置HXCF。
　　指標(biāo)優(yōu)于國外
　　“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180千電子伏特為國際同類裝置的最高水平，并首次解決了X射線注量測量與量值溯源的難題。”中國計量院研究員吳金杰介紹道。所謂X射線注量測量，是指測量出單位時間內(nèi)單位面積上有多少光子通過。通過將測出的X射線注量和衛(wèi)星探測器探測到的計數(shù)進(jìn)行比對，就能了解探測器的探測效率。
　　據(jù)介紹，2015年，中國計量院和中科院高能所研制的硬X射線探測器地面標(biāo)定裝置HXCF與意大利費拉拉大學(xué)的標(biāo)定裝置LARIX進(jìn)行了國際比對，HXCF無論在能量范圍、注量測量以及光源穩(wěn)定性等指標(biāo)上都優(yōu)于意方的LARIX。費拉拉大學(xué)為國際知名天文學(xué)研究機構(gòu)，在空間X射線探測儀器研制、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，具有除我國之外全世界能量最高的硬X射線探測器專用標(biāo)定裝置LARIX。
　　在硬X射線探測器地面標(biāo)定裝置研制成功的基礎(chǔ)上，中科院高能所和中國計量院研究團隊合作完成了對“硬X射線調(diào)制望遠(yuǎn)鏡”衛(wèi)星18個裝星用的復(fù)合晶體探測器和6個備用探測器的能量線性、能量分辨率、探測效率和均勻性等關(guān)鍵參數(shù)的地面標(biāo)定實驗，共計1200機時。
　　監(jiān)測“慧眼”長期在軌狀態(tài)
　　“慧眼”設(shè)計壽命4年，入軌后，將在空間環(huán)境下長期運行，探測器的表現(xiàn)會和在地面上時一樣嗎？為了監(jiān)測“慧眼”長期在軌運行狀態(tài)，中國計量院和中科院高能所基于放射性活度計量技術(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，另外隨著探測器的長期工作，可能會出現(xiàn)老化現(xiàn)象，這些因素都可能導(dǎo)致探測器性能指標(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，隨時都可以對探測器的性能指標(biāo)進(jìn)行監(jiān)測，并以此為依據(jù)及時對相關(guān)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，確保探測器在軌運行期間性能指標(biāo)的穩(wěn)定性?！睒?biāo)定源研制負(fù)責(zé)人、中國計量院梁珺成介紹道。
　　在吳金杰看來，硬X射線探測器地面標(biāo)定裝置項目的完美收官只是一個起點，未來中國計量院還將繼續(xù)拓展單能X射線量子計量研究方向，不斷擴展單能X射線能量范圍、研制X射線量子探測器，以支撐我國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《科技日報》 2017-06-22 05版）

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