博士论文-SVOM卫星高能科学载荷的性能研究

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题名	博士论文-SVOM卫星高能科学载荷的性能研究
作者	赵冬华
学位类别	博士
答辩日期	2012
授予单位	中国科学院研究生院
授予地点	北京
导师	吴伯冰
关键词	SVOM 伽玛射线暴本底触发算法能谱探测蒙卡模拟
学位专业	粒子物理与原子核物理
中文摘要	伽玛射线暴（GRB）是继宇宙大爆炸后最强烈的天体爆发现象。从1967年美国Vela卫星首次发现GRB至今，已有许多卫星致力于研究GRBs，如CGRO、BeppoSAX、SWIFT和Fermi等。随着探测器技术的提升，伽玛暴的研究取得了一系列巨大进展。然而，无论是研究GRB自身的物理机制，还是将其作为天体物理工具研究宇宙学等问题，我们都需要更多更为详细的伽玛暴观测数据和更精确的GRB的位置、红移、Epeak等参数。在这伽玛暴研究的关键时期，一颗用于专门探测伽玛暴而研制的中法合作卫星SVOM将于2016年发射运行。 SVOM卫星有两个高能科学载荷：γ-射线监视器（GRM）和X-与γ-射线相机（ECLAIRs），以及两个低能科学载荷：微通道X射线望远镜（MXT）和光学望远镜（VT）。GRM可以联合ECLAIRs对GRB进行精确定位，实现从几keV到几MeV的宽波段能谱观测，并精确测量GRB作为标准烛光的关键参数Epeak。为了满足SVOM卫星高能科学载荷设计的需求，本论文利用蒙卡模拟计算的方法对GRM的科学性能进行了深入研究，同时也采用了相同的方法研究了ECLAIRs的部分科学性能。在本论文的研究工作中，首先我们利用Geant4软件包建立探测器的质量模型，然后通过一系列的实验对模型进行验证并为后期的蒙卡模拟数据处理提供能量分辨率等参数。接下来，我们在此模型的基础上，对探测器的科学性能进行了一系列的模拟计算。在模拟计算中，我们进行了探测器的本底水平估计、灵敏度的计算、以及每年可以探测到的GRB个数的估计；研究了探测器的星上伽玛暴触发算法；还研究了GRM对伽玛暴能谱的探测能力等。在探测器本底模拟的工作中，我们详细研究了GRM和ECLAIRs的γ射线本底，包括宇宙弥散光子本底、大气反照光子本底和大气反射光子本底；重点研究了GRM和ECLAIRs的γ射线本底随地球与探测器视场的相对位置的变化。在γ射线本底研究的基础上，我们计算了探测器的灵敏度；并在BATSE和SWIFT观测数据的基础上，通过比较探测器及相应卫星的设计参数估计了每年可以探测到的GRB个数。在本底模拟工作的基础上，我们研究了GRM和ECLAIRs的星上GRB触发算法。在此工作中我们主要研究了计数率触发算法，计算和讨论了利用此算法时探测器的触发阈值和对GRB的触发效率；分析讨论了GRM和ECLAIRs对不同种类GRB的触发特点；而且讨论了GRM辨别和排除误触发的方法，特别详细研究了区别太阳耀斑和GRB所引起的触发的方法。GRM对伽玛暴能谱的探测能力是GRM的重要科学性能之一，此工作也是基于本底水平估计工作之上展开的。在此工作中，我们首先需要建立GRM的能量响应矩阵。因为GRM是三重复合晶体探测器，其中NaI(Tl)和CsI(Na)是其主要探测晶体，所以我们需要对两个晶体分别建立能量响应矩阵。通过本底模拟和触发算法的研究工作，我们分别获得了GRM的本底和GRB能谱探测数据，利用这两种数据我们可以获得来自于本底和伽玛暴源的混合能谱数据PHA。然后，我们分别把两个晶体的这三种数据写成标准的Fits格式数据文件。最后，利用XSPEC软件用两种晶体的数据进行联合能谱拟合分析，并对能谱拟合参数与输入参数进行比较分析。通过此工作，我们发现GRM可以很好地完成GRB能谱的探测，可以准确地测量GRB的Epeak值。另外，在本论文中，我们还介绍了对宽波段伽玛射线探测器的分压器的研究。最后，我们总结了本学位论文的主要内容和成果，并展望了SVOM卫星高能科学载荷下一步所需要完成的工作和亟待解决的问题。
语种	中文
学科主题	粒子物理与原子核物理
公开日期	2016-02-25
内容类型	学位论文
源URL	[http://ir.ihep.ac.cn/handle/311005/210195]
专题	粒子天体物理中心_学位论文和出站报告高能物理研究所_粒子天体物理中心
作者单位	中国科学院高能物理研究所
推荐引用方式 GB/T 7714	赵冬华. 博士论文-SVOM卫星高能科学载荷的性能研究[D]. 北京. 中国科学院研究生院. 2012.