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基于SDD的空间X射线探测器研究

作　者: 王芳
导　师: 杨世平；曹学蕾
学　校: 河北师范大学
专　业: 凝聚态物理
关键词: SDD 探测器特性研究能谱
分类号: O572.212
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 84次
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内容摘要

本论文研究了基于硅漂移室探测器(SDD)的空间X射线探测器的性能。论文由五部分组成,工作主要包括2个主要方面:1)SDD型探测器特性研究;2)SDD型探测器测试能谱的研究。本论文主要针对基于硅漂移探测器的空间探测器性能研究。介绍了硅漂移探测器的工作原理、SDD系统设计(测试系统包括:放射源、电源、电路的连接情况、MCA-8000A多道分析仪、探测器)、前端电路设计、成形电路设计以及电源系统设计。对SDD系统进行长时间测试,试验结果如下:(1)在不同温度下分别测试探测器的能量分辨率。对实验数据进行整理,得到能量分辨率(FWHM)随温度变化曲线图。可以清楚的观察到随着探测器温度的升高,通过示波器观察噪声水平变差,分辨变差。把能量分辨率随温度变化曲线进行指数拟合,可以得到能量分辨率随温度变化曲线符合指数变化。(2)在不同计数率下测试探测器的能量分辨率。试验结果分析得到,随着计数率的增加,分辨逐渐变差。通过拟合可以得到,不同计数率下能量分辨率变化趋势符合负指数变化。(3)X射线光管激发射线对不同元素的靶材进行打靶试验。对不同靶材分别测试能谱,得到能量分辨率,通过整理实验数据得到能量分辨率随能量的变化关系。以及对测试能谱进行了分析。通过反复的试验,对比各种X射线探测器的性能,可以得出SDD探测器各方面性能都优于其他几种,结合当前我国探月工程的计划,考虑资源约束及科学目标的需求,在嫦娥三期探月工程中继续采用SDD探测器技术。另外,需要引起我们注意的是,在探测技术上我国还赶不上国际上的领先水平。主要是在国内半导体探测器的制作工艺上还难以满足空间探测应用的需要,所以探测器的制作技术成为目前急需解决的问题。

全文目录

中文摘要  4-5
英文摘要  5-9
1 引言（绪论）  9-11
2 空间X 射线探测方法与技术  11-19
  2.1 空间X 射线天文学的发展与回顾  11
  2.2 X 射线与物质的相互作用  11-14
    2.2.1 X 射线在物质中的吸收  12-13
    2.2.2 X 射线在物质中的散射  13-14
  2.3 X 射线探测器  14-19
    2.3.1 探测原理  14
    2.3.2 探测器的基本参数  14-15
    2.3.3 几种常用的 X 射线探测器  15-17
    2.3.4 几种探测器优缺点对比  17-19
3 SDD 探测器性能研究  19-31
  3.1 SDD 探测器工作原理及几何结构  19-20
  3.2 SDD 测试系统设计  20-24
    3.2.1 测试系统介绍  20-22
    3.2.2 前端电路设计  22-23
    3.2.3 成形电路设计  23
    3.2.4 电源系统设计  23
    3.2.5 读出系统和连接板 PCB 设计  23-24
  3.4 SDD 探测器特性研究实验  24-31
    3.4.1 SDD 探测器温度特性试验  24-27
    3.4.2 不同计数率下探测器能量分辨率变化情况  27-31
4 SDD 探测器的能谱分析  31-38
  4.1 X 射线物理学基础及实验设计  31-32
    4.1.1 X 射线物理学基础  31
    4.1.2 试验设计  31-32
  4.2 试验数据处理方法  32
  4.3 能谱定标结果  32-38
5 结论  38-39
参考文献  39-42
致谢  42

基于SDD的空间X射线探测器研究

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