对宇宙射线与月表稳定元素作用产生伽马射线的模拟与研究
发布时间：2017-12-09 12:31
本文关键词：对宇宙射线与月表稳定元素作用产生伽马射线的模拟与研究
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【摘要】：嫦娥一号伽马射线谱仪(CE1-GRS)是我国首个探月伽马能谱仪,实测能谱中全能峰主要来源于月表天然放射性元素和银河宇宙射线(GCR)与月表稳定元素反应产生的特征伽马射线,对来自稳定元素的峰展开研究对分析实测谱线有重要意义。本论文主要研究宇宙射线与月表稳定元素反应过程的Monte Carlo模拟方法,通过合理计算,得到其在CE1-GRS上的计数能谱。目的是通过模拟,为实测能谱的定性和定量分析工作奠定基础。本文的主要内容及成果包括:详细分析了宇宙射线和月表稳定元素反应最终产生伽马射线的原理和过程,根据Castagnoli宇宙射线计算模型计算出CE1-GRS运行阶段时银河宇宙射线中主要粒子的注量率及其能谱分布曲线。采用合理的分步方法,用Monte Carlo程序模拟宇宙射线与月表稳定元素反应放出伽马谱线并被CE1-GRS接收到的整个过程。用宇宙射线注量率和模拟得到的概率谱线,计算出实测采集时间内宇宙射线与月表物质作用产生的伽马射线在CE1-GRS上的模拟能谱计数。结合CE1-GRS实测谱线性能特征,选择数据处理方法,得到全谱的净峰谱线。比较模拟能谱和实测能谱中来自稳定元素的全能峰面积,结果表明,虽然二者全能峰面积略有差别,但通过改变模拟中元素质量比的设定参数,可以使模拟结果贴近实测值。本文的创新点包括:利用月表环境真空及宇宙射线各向同性等月表特殊条件,通过合理近似,将模拟过程分两步进行。解决了因月球体积太大,探测器接收到其表面放射出粒子的概率太低而使得模拟程序很难在有效时间内得到收敛结果的问题。根据宇宙射线计算模型计算出嫦娥卫星运行阶段宇宙射线的注量率,计算出了宇宙射线产生的伽马射线在CE1-GRS探测器中的响应能谱计数。为定量计算月表稳定元素含量奠定了基础。
【学位授予单位】：中国地质大学(北京)
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：P184.5;P172
【参考文献】
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1 李奇;何韵;梁s，
本文编号：1270427
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