嫦娥一号绕月伽玛能谱分析技术的研究

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1、摘要嫦娥一号饶月伽玛能谱分析技术研究作者简介：林征胜，男，1983年03月生，师从成都理工大学方方教授，2010年06月毕业于成都理工大学测试计量技术与仪器专业，获得工学硕士学位。摘要月球具有可供人类开发利用的各种矿产资源，是对地球资源的重要补充和储备，对人类社会的可持续发展具有深远影响。采用放射性伽玛能谱分析技术，探测月球表面有开发利用价值的U，Th，K，Fe，Ti，Al等元素的含量与分布，初步编制月球表面元素和物质类型的分布图，是嫦娥一号月球探测卫星的四大科学[1]目标之一。在嫦娥一号卫星环绕月球飞行约一年的工作期间

2、，γ射线谱仪将反复飞经月球各个区域，将飞经每一个区域的探测数据累加和处理，就得到我们要进行处理[2]的能谱数据。月表伽玛射线主要有三个来源：月球表面含有铀、钍、钾等天然放射性元素[3]的同位素由于衰变直接释放出的天然γ射线；银河宇宙射线(GCR)与元素发生反应，核素受到GCR粒子激发后，发生非弹性散射，产生该核素在地球上不具有的特征γ谱线；元素捕获吸收低能中子，会释放一种或多种的γ射线。相对常规地表探测所研究的30-3000keV范围伽玛能谱受非弹性散射产生的γ射线和元[4]素捕获中子释放γ射线的影响，月球上的核素能比它

3、在地球上释放更多特征能量的γ射线。例如，通过GCR粒子入射能使O产生6.129MeV的高能特征能量γ射线，而此特征谱线在通常地表伽玛能谱探测时是很难发现的。与地面探测相比，月球表面伽玛射线能量范围更广。对嫦娥一号上γ射线谱仪返回的探测数据，我们将参照野外地面伽玛能谱的处理方法进行处理。本文的主要成果有：（1）结合野外地面伽玛射线全谱测量原理，分析了月球表面全谱测量的方法，和具体测量仪器的性能。（2）结合月球表面物质发射伽玛射线的机理和物理模型，研究了月表物质伽玛射线辐射特征、伽玛射线能谱与物质成分的关系，并建立了相应的分

4、析模型。（3）通过对GRS科学数据预处理流程的分析，对3级数据产品进行了初步处I成都理工大学硕士学位论文理，包括单条谱线的分段平滑、去本底、寻峰和1790条谱线的整体平滑、去本底。（4）通过对3级数据产品的初步处理结果分析，提出了元素相对含量分析模型，并对特定的元素展开全月数据的整体分析。本文根据现有的伽玛能谱数据进行了前期分析处理，为后期的数据处理和元素精确含量计算打下了基础。同时，元素相对含量分布的结果也对以后登月和采样提供了科学依据。文章总体分为以下六个部分：（1）引言部分，对题目来源、选题背景、国内外研究现状等进

5、行了描述，并对嫦娥一号绕月伽玛能谱分析技术研究目的、研究内容和技术路线进行了分析和说明。（2）对月球伽马射线来源、月球伽玛射线测量原理、以及测量仪器的性能进行了简单介绍。（3）对GRS科学数据预处理流程以及GRS0级数据、1级数据、2级数据产品进行详细阐述，包括数据的输入、处理方法以及输出数据等。（4）GRS3级数据产品处理部分，具体包括GRS3级数据的来源、单条谱线平滑、单条谱线去本底、单条谱线寻峰、3级数据整体平滑、3级数据整体去本底。（5）月球表面元素相对含量分布部分，包括谱线拟合、求特征峰面积和计算月表元素相对含

6、量分布。（6）结论部分，包括对嫦娥一号绕月伽玛能谱分析技术研究的说明和总结，并对后期探测提出建议。关键词：嫦娥一号伽玛射线元素分布IIAbstractStudyofProcessingGamma-raySpectrumofChang'e1Introductionoftheauthor:LingZhengsheng,male,wasborninMar,1983whosetutorwasProfessorFangFang.HegraduatedfromChengduUniversityofTechnologyinMeasur

7、ingandTestingofTechnologiesandInstrumentsmajorandwasgrantedtheMasterDegreeinJune,2010.AbstractThemoonhasavarietyofmineralresourcesforhumandevelopment,it’sanimportantcomplementtotheEarth'sresourcesandreservesandhasfar-reachingimpactonthesustainabledevelopmentofhum

8、ansociety.DetectingthedistributionandrelativecontentofU,Th,K,Fe,Ti,Alandsomeotherusefulelementsonlunarsurfaceusingradioactivegammaspectrometryanalysisanddrawin