Рентгеновский спектрометр

Рентгеновский спектрометр

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СОЮЗ СОВЕТСИИХ

РЕСПУБЛИК

„SU„„904451

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ. CO

Ю4:в

Ю

ГОСУД АРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ ССОР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬЙ ИЙ

I (21) 2971435/18-25

1 (22) 04 ° 08.80 (46) 07.09.83. Бюл. И 33 (72) А .С .Иелиоранский, С.В.Лубман, О.П.Бабушкина, Е.Ю.Рубановский и А .А.Иэвольский (71) Институт космических исследований АВ.СССР (53) 621. 386.8(088.8) (56) 1. Н.Bradt. "Compact galactic

Х-ray". University illinois at

Urbana Champing р. 15.

2. Иазец Е.П. и др, Наблюдение

-.всплесков в эксперименте "Конус" на АИС Венера-11" и "Венера-12"

Письма в АЯ. Т.5, И 54, 1979.

3. R.Rothschild et а)1 "The

cosmic Х-ray ехрег.iment aboard

НЕАО-1" Space Science instrumentation . v. .4, 9 4, 1979, р. 269-301.

4. Бибиченко С.И. и др. Рентгеновский спектрометрический комплекс, СКР-01, СКР-02 Ъопросы атомной науки и техники", Серия "Ядерное приборостроение", вып. 28, 1975, с. 8, yt51l G 01 Т 1/36 Н 01 J 49/44: (54)(57) РЕНТГЕНОВСКИЙ СПЕКТРОИЕТР, состоящий из блоков пропорциональных счетчиков .с коллиматорами, имеющих квадратную форму ячеек, отличающийся тем, что, с целью повышения углового разрешения при одновременном наблюдении нескольких переменных и периодических рент.геновских источников космического происхождения и локализации их положения, по крайней мере четыре бло"ка пропорциональных счетчиков рас,положены под углами toLI, f> l4 45 относительно общей оси системы, сос» тавпяя пространственный квадрат. 90445l

Изобретение относится к области внеатмосферной астрономии, изучающей переменные рентгеновские объекты.

Известны устройства на основе пропорциональных счетчиков, поле зрения которых ограничено механическим коллиматором, позволяющие регистрировать и локализовать пере" менное рентгеновское излучение в 10 диапазоне энергии 2-25 кэВ {всплески, пульсары) в режиме наведения с точ" ностью, не лучшей поля зрения коллиматора tI).

Недостатком известных устройств t5 на основе пропорциональных счетчиков является невозможность локализовать в режиме наведения рентгеновский объект, генерирующий излучение, интенсивность, которого из-. 20 меняется во времени с точностью большей, чем поле зрения коллима" тора.

Известно устройство на .основе 25 кристаллических детекторов Na3(fE), регистрирующее и локализующее -всплески рентгеновского излучения Г23.

Каждый из детекторов имеет анизо" тропную угловую чувствительность, 30 являющуюся функцией угла падения

8 плоского потока F рентгеновско" го излучения на детектор.

В аппаратуре имеется 6 детекторов оси которых направлены по по ложительным и отрицательным направлениям декартовой системы координат.

Отдельный детектор представляет собой кристалл Na3 (TP) диаметром

80 и высотой 30 мм. Боковая и задняя 40 поверхность кристалла экранированы.

Недостатками прибора являются невозможность регистрировать рентгеновские пульсары в области энергии

2-20 AB и невозможность локализо-вать рентгеновские пульсары, т.е. определять их координаты.

Известно устройство рентгеновского спектрометра (3 $.

3 качестве детекторов используют". 50 ся шесть многопроволочных пропорциональных счетчиков.

Особенностью этого устройства является применение коллиматора двойного зрения, что позволяет однознач- 55 но определить собственный фон и исследовать диффузный фон космического рентгеновского излучения.

Общим недостатком описанных выше приборов является невозможность одновременной локализации в поле зрения прибора нескольких переменных рентгеновских источников.

Известно устройство, являющееся наиболее близким по технической сущности к заявленному устройству, сос тоящее из блоков пропорциональных с счетчиков с коллиматорами, имеющих шестигранную или щелевую форму ячеек Е41.

Комплекс включает в себя семь однотипных устройств детектирования. Каждое устройство содержиъ семь пропорциональных счетчиков, поле зрения каждого из которых ограничено сотовым коллиматором с квадратной формой ячеек с полем зрения 3 на полувысоте.

В этом устройстве детекторы ус" танавливаются на плите таким образом, что оси коллиматоров всех счетчиков параллельны.

Наиболее существенными недостатками устройства, принятого за прото" тип, являются недостаточно высокое угловое разрешение при невозможно сти одновременного наблюдения нескольких переменных рентгеновских источников космического происхождения, "Это обусловлено тем, что де- текторная часть прибора размещена в одной плоскости.

Цель изобретения - повышение углового разрешения при одновременном наблюдении нескольких переменных и периодических источников космического происхождения и локализации их положения.

Указанная цель достигается тем, что в рентгеновском спектрометре, состоящем из блоков пропорциональных счетчиков с коллиматорами, we" ющими квадратную форму ячеек, по крайней мере четыре блока пропорциональных счетчиков оси которых расположены под углами Id t, ф I «< 45 относительно общей оси системы, состав" ляя пространственный квадрат.

Сущность изобретения состоит в том, что рентгеновский спектрометр, состоящий из четырех блоков пропорциональных счетчиков, имеющих широ" кое поле зрения lett, /3 (ширине на

0"о полувысоте), смещенных на угол +

/Ъ, ! относительно общей оси системй .2

904451 днт г sin(5 @is) ii<+NS siSnS5 -Д

t +Nq sin(5 +с )

ИЗ+N2 sin 5о з составляющий пространственный квадрат, позволяет одноверменно исследовать несколько переменных рентгеновских источников в квадрате общего наблюдения и локализовать их положение с точностью, зависящей от статистической достоверности наблюдений. В области общего зрения для четырех блоков детекторов скорость счета рентгеновских квантов в каж- 1О дом из детекторов зависит от угла прихода потока рентгеновского излучения относительно общей оси симметрии. Для этой области имеется характерное отношение скоростей счета 15 в каждом из блоков детекторов для потока рентгеновских квантов, приведших лод углом д (д ) С вЂ”" (относительноно оси d--0. Использование этого отношения позволяет уточнить ко- 20 рдинату а в области (- o — о ).

2 .2

Аналогичным образом по другои па- ре блоков уточняется координата 8 .

Таким образом, в поле общего зрения четырех блоков, ограниченных 25 координатами(аСо (, р мокно локали2 2 зовать рентгеновский переменный источник с точностью, превосходящей поле зрения каждого из детекторов и зависящей от чувствительности детекторов.

Если рентгеновский источник периодический, то одновременно можно определять период и локализовать несколько периодических источи

35 ников в поле зрения О

2 2

На фиг. i дана схема Размещения датчиков; на фиг. 2 — поле зрения системы четырех детекторов предлага40 емого устройства и зависимость эффективной площади от угла падения рентгеновского излучения; на фиг.3зависимость скорости счета рентгеновских импульсов в двух детекторах предлагаемого устройства; на фиг.445 расчетная зависимость минимального среднего потока переменного рентгеновского излучения, регистрируемого парой детекторов в интервале энергии 2-20 кэВ, от времени наблюдения для пульсаров (нижняя кривая) и для вспыхивающих и транзиентных источников (верхняя кривая); на фиг. 5 зависимость максимальной среднеквадратичной ошибки в определении угловой координаты положения рентгеновских пульсаров от времени наблюдения.

Для предлагаемого устройства схе. ма размещения датчиков дана на фиг. 1..

Для ограничения поля зрения пропорциональных счетчиков используется коллиматор с ячейкой 20 20 по ос.нованию, который жестко связан со счетчиком, причем стенки коллиматора перпендикулярны чувствительной поверхности счетчиков. Оси детектоо ров разведены на 5 во взаимно перпендикулярном направлении относительно общей оси системы четырех детекторов. Таким образом, общее поле зрения выделяет на небесной сфере квадрат 10 1О, показанной на фиг. 5, Именно в этой области прибор обладает способностью точно." локализации и может одновременно анализировать несколько периодических рентгеновских источников.

Для предлагаемого устройства зависимость числа импульсов N на выходе детектора от интенсивности рентгеновского источника 3 (Е ), эффектив" ной площади S ф(о,p). эффективности регистрации E.(E„), ширины энергетического канала дЕ и времени наблюдения с5с может быть записана в виде (Ех) (Ех) эФ(5) Е

Зависимость эффективной площади от угла падения рентгеновского излучения для двух детекторов в плоскости, проходящей через оси двух коллиматоров имеет форму трапеции (фиг. 2) и форму треугольника в ортогональной к ней плоскости.

Если изменение потока рентгеновского излучения зарегистрировано во

I всех четырех детекторах. т.е. излучение пришло из области loll (5о и (Pl< 5, то для локализации источника рентгеновского излучения могут быть использованы соотношения как однозначные функции углов р и о (фиг. 3), где и . — количество

1 импульсов на выходе i-го (i=1-4) детектора за время наблюдения. Для локализации периодически пульсирующих рентгеновских источников используются математические методы вы" деления периодических сигналов, определяется амплитуда в каждом из

S 90445 детекторов. Это дает возможность по отношению значений амплитуд по вышеприведенным формулам найти углы с . и Р, что позволит локализовать рентгеновский периодический источник.

На фиг. 4 приведена расчетная зависимость минимального среднего потока переменного рентгеновского излучения, регистрируемого парой де" тектцров в интервале энергии 2-20 кэВ t0 от времени наблюдения для пульсаров (нижняя кривая) и для вспыхивающих и транзитных источников (верхняя кривая).На фиг. 5 приведена зависимость максимальной среднеквадрати1 б ческой ошибки в определении угловой координаты положения рентгеновских пульсаров о1 времени наблюдения.

Использование предлагаемого изобретения в сравнении с прототипом позволяет повысить угловое разре" шение рентгеновского спектрометра приблизительно а 30 раз при одновременном наблюдении нескольких переменных рентгеновских источников космического происхождения, что, в свою очередь, позволяет повысить эффективность эксперимента, то есть сделать больше наюлюдений за единицу времени.

904451

g00 lge_#_ rw ®

С ос тавител ь С. Кондратенко

Техред М.Надь, К орректор И. Эрдейи

Редактор Е.Дайг филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 8115/3 . Тираж 710 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, И"35, Раушская наб., д. 4/5