嫦娥一號繞月伽瑪能譜分析技術(shù)研究.pdf

1、月球具有可供人類開發(fā)利用的各種礦產(chǎn)資源，是對地球資源的重要補充和儲備，對人類社會的可持續(xù)發(fā)展具有深遠影響。采用放射性伽瑪能譜分析技術(shù)，探測月球表面有開發(fā)利用價值的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)類型的分布圖，是嫦娥一號月球探測衛(wèi)星的四大科學(xué)目標之一。
　　 在嫦娥一號衛(wèi)星環(huán)繞月球飛行約一年的工作期間，γ射線譜儀將反復(fù)飛經(jīng)月球各個區(qū)域，將飛經(jīng)每一個區(qū)域的探測數(shù)據(jù)累加和處理，就得到我們要進

2、行處理的能譜數(shù)據(jù)[2]。
　　 月表伽瑪射線主要有三個來源：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[3]；銀河宇宙射線(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；元素捕獲吸收低能中子，會釋放一種或多種的γ射線。相對常規(guī)地表探測所研究的30-3000keV 范圍伽瑪能譜受非彈性散射產(chǎn)生的γ射線和元素捕獲中子釋放γ射線的影響[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。例如，通過GCR 粒子入射能使O產(chǎn)生6.129MeV的高能特征能量γ射線，而此特征譜線在通常地表伽瑪能譜探測時是很難發(fā)現(xiàn)的。與地面探測相比，月球表面伽瑪射線能量范圍更廣。
　　 對嫦娥一號上γ射線譜儀返回的探測數(shù)據(jù)，我們將參照野外地面伽瑪能譜的處理方法進行處理。本文的主要成果有：
　　 （1）結(jié)合野外地面伽瑪射線全譜測量原理，分析了月球表面全譜測量的方法，和具體測量儀器

4、的性能。
　　 （2）結(jié)合月球表面物質(zhì)發(fā)射伽瑪射線的機理和物理模型，研究了月表物質(zhì)伽瑪射線輻射特征、伽瑪射線能譜與物質(zhì)成分的關(guān)系，并建立了相應(yīng)的分析模型。
　　 （3）通過對GRS科學(xué)數(shù)據(jù)預(yù)處理流程的分析，對3級數(shù)據(jù)產(chǎn)品進行了初步處理，包括單條譜線的分段平滑、去本底、尋峰和1790條譜線的整體平滑、去本底。
　　 （4）通過對3級數(shù)據(jù)產(chǎn)品的初步處理結(jié)果分析，提出了元素相對含量分析模型，并對特定的元素展開全月數(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算打下了基礎(chǔ)。同時，元素相對含量分布的結(jié)果也對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部分：
　　 （1）引言部分，對題目來源、選題背景、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀等進行了描述，并對嫦娥一號繞月伽瑪能譜分析技術(shù)研究目的、研究內(nèi)容和技術(shù)路線進行了分析和說明。
　　 （2）對月球伽馬射線來源、月球伽瑪射線測量

6、原理、以及測量儀器的性能進行了簡單介紹。
　　 （3）對GRS 科學(xué)數(shù)據(jù)預(yù)處理流程以及GRS 0級數(shù)據(jù)、1級數(shù)據(jù)、2級數(shù)據(jù)產(chǎn)品進行詳細闡述，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級數(shù)據(jù)產(chǎn)品處理部分，具體包括GRS 3級數(shù)據(jù)的來源、單條譜線平滑、單條譜線去本底、單條譜線尋峰、3級數(shù)據(jù)整體平滑、3級數(shù)據(jù)整體去本底。
　　 （5）月球表面元素相對含量分布部分，包括譜線擬合、求特征峰面積和計算月