嫦娥一號(hào)繞月伽瑪能譜分析技術(shù)研究.pdf

1、月球具有可供人類(lèi)開(kāi)發(fā)利用的各種礦產(chǎn)資源，是對(duì)地球資源的重要補(bǔ)充和儲(chǔ)備，對(duì)人類(lèi)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展具有深遠(yuǎn)影響。采用放射性伽瑪能譜分析技術(shù)，探測(cè)月球表面有開(kāi)發(fā)利用價(jià)值的U，Th，K，F(xiàn)e，Ti，Al等元素的含量與分布，初步編制月球表面元素和物質(zhì)類(lèi)型的分布圖，是嫦娥一號(hào)月球探測(cè)衛(wèi)星的四大科學(xué)目標(biāo)之一。
　　 在嫦娥一號(hào)衛(wèi)星環(huán)繞月球飛行約一年的工作期間，γ射線(xiàn)譜儀將反復(fù)飛經(jīng)月球各個(gè)區(qū)域，將飛經(jīng)每一個(gè)區(qū)域的探測(cè)數(shù)據(jù)累加和處理，就得到我們要進(jìn)

2、行處理的能譜數(shù)據(jù)[2]。
　　 月表伽瑪射線(xiàn)主要有三個(gè)來(lái)源：月球表面含有鈾、釷、鉀等天然放射性元素的同位素由于衰變直接釋放出的天然γ射線(xiàn)[3]；銀河宇宙射線(xiàn)(GCR)與元素發(fā)生反應(yīng)，核素受到GCR 粒子激發(fā)后，發(fā)生非彈性散射，產(chǎn)生該核素在地球上不具有的特征γ譜線(xiàn)；元素捕獲吸收低能中子，會(huì)釋放一種或多種的γ射線(xiàn)。相對(duì)常規(guī)地表探測(cè)所研究的30-3000keV 范圍伽瑪能譜受非彈性散射產(chǎn)生的γ射線(xiàn)和元素捕獲中子釋放γ射線(xiàn)的影響[4]，

3、月球上的核素能比它在地球上釋放更多特征能量的γ射線(xiàn)。例如，通過(guò)GCR 粒子入射能使O產(chǎn)生6.129MeV的高能特征能量γ射線(xiàn)，而此特征譜線(xiàn)在通常地表伽瑪能譜探測(cè)時(shí)是很難發(fā)現(xiàn)的。與地面探測(cè)相比，月球表面伽瑪射線(xiàn)能量范圍更廣。
　　 對(duì)嫦娥一號(hào)上γ射線(xiàn)譜儀返回的探測(cè)數(shù)據(jù)，我們將參照野外地面伽瑪能譜的處理方法進(jìn)行處理。本文的主要成果有：
　　 （1）結(jié)合野外地面伽瑪射線(xiàn)全譜測(cè)量原理，分析了月球表面全譜測(cè)量的方法，和具體測(cè)量?jī)x器

4、的性能。
　　 （2）結(jié)合月球表面物質(zhì)發(fā)射伽瑪射線(xiàn)的機(jī)理和物理模型，研究了月表物質(zhì)伽瑪射線(xiàn)輻射特征、伽瑪射線(xiàn)能譜與物質(zhì)成分的關(guān)系，并建立了相應(yīng)的分析模型。
　　 （3）通過(guò)對(duì)GRS科學(xué)數(shù)據(jù)預(yù)處理流程的分析，對(duì)3級(jí)數(shù)據(jù)產(chǎn)品進(jìn)行了初步處理，包括單條譜線(xiàn)的分段平滑、去本底、尋峰和1790條譜線(xiàn)的整體平滑、去本底。
　　 （4）通過(guò)對(duì)3級(jí)數(shù)據(jù)產(chǎn)品的初步處理結(jié)果分析，提出了元素相對(duì)含量分析模型，并對(duì)特定的元素展開(kāi)全月數(shù)據(jù)的

5、整體分析。
　　 本文根據(jù)現(xiàn)有的伽瑪能譜數(shù)據(jù)進(jìn)行了前期分析處理，為后期的數(shù)據(jù)處理和元素精確含量計(jì)算打下了基礎(chǔ)。同時(shí)，元素相對(duì)含量分布的結(jié)果也對(duì)以后登月和采樣提供了科學(xué)依據(jù)。
　　 文章總體分為以下六個(gè)部分：
　　 （1）引言部分，對(duì)題目來(lái)源、選題背景、國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀等進(jìn)行了描述，并對(duì)嫦娥一號(hào)繞月伽瑪能譜分析技術(shù)研究目的、研究?jī)?nèi)容和技術(shù)路線(xiàn)進(jìn)行了分析和說(shuō)明。
　　 （2）對(duì)月球伽馬射線(xiàn)來(lái)源、月球伽瑪射線(xiàn)測(cè)量

6、原理、以及測(cè)量?jī)x器的性能進(jìn)行了簡(jiǎn)單介紹。
　　 （3）對(duì)GRS 科學(xué)數(shù)據(jù)預(yù)處理流程以及GRS 0級(jí)數(shù)據(jù)、1級(jí)數(shù)據(jù)、2級(jí)數(shù)據(jù)產(chǎn)品進(jìn)行詳細(xì)闡述，包括數(shù)據(jù)的輸入、處理方法以及輸出數(shù)據(jù)等。
　　 （4）GRS 3級(jí)數(shù)據(jù)產(chǎn)品處理部分，具體包括GRS 3級(jí)數(shù)據(jù)的來(lái)源、單條譜線(xiàn)平滑、單條譜線(xiàn)去本底、單條譜線(xiàn)尋峰、3級(jí)數(shù)據(jù)整體平滑、3級(jí)數(shù)據(jù)整體去本底。
　　 （5）月球表面元素相對(duì)含量分布部分，包括譜線(xiàn)擬合、求特征峰面積和計(jì)算月