SU904451A1 - Рентгеновский спектрометр - Google Patents

Description

1 Изобретение oTHocMTtfl к области внеатмосферной астрономии, изучающей переменные рентгеновские объек ты, Известны устройства на основе пропорциональных счетчиков, поле зрени  которых ограничено механи ческим коллиматором, позвол ющие регистрировать и локализовать переменное рентгеновское излучение а диапазоне энергии 2-25 кэВ (всплеск пульсары) в режиме наведени  с точ ностью, не лучшей пол  зрени  коллиматора т. Недостатком известных устройств на основе пропорциональных счетчиков  вл етс  невозможность локализовать в режиме наведени  рентгенов ский объект, генерирующий излучение , интенсивность, которого измен етс  во времени с точностью большей, чем поле зрени  коллиматора . Известно устройство на .основе кристаллических детекторов Na3{TE), регистрирующее и локализующее д- всплески рентгеновского излучени  С Каждый из детекторов имеет анизо тропную угловую чувствительность,  вл ющуюс  функцией угла падени  8 плоского потока рентгеновского излучени  на детектор. S аппаратуре имеетс  6 детекторов , оси которых направлены по положительным и отрицательным направл ни м декартовой системы координат. Отдельный детектор представл ет собой кристалл Na3(ТЕ) диаметром 80 и высотой 30 мм. Бокова  и задн  поверхность кристалла экранированы. Недостатками прибора  вл ютс  невозможность регистрировать рентгеновские пульсары в области энерги 2-20 эВ и невозможность лскализо-вать рентгеновские пульсары, т.е; о редел ть их координаты. Известно устройство рентгеновско го спектрометра f3 J. 3 качестве детекторов используют с  шесть многопроволочных пропорцио нальных счетчиков. Особенностью этого устройства  в л етс  применение коллиматора двойного зрени , что позвол ет однознач но определить собственный фон и исследовать диффузный фон космического рентгеновского излучени . i Общим недостатком описанных выше приборов  вл етс  невозможность одновременной локализации а поле зрени  прибора нескольких переменных рентгеновских источников. Известно устройство,  вл ющеес  наиболее близким по технической сущности к за вленному устройству, состо щее из блоков пропорциональных с счетчиков с коллиматорами, имеющих шестигранную или щелевую форму  чеек ги. Комплекс включает в себ  семь однотипных устройств детектировани . Каждое устройство содержить семь пропорциональных счетчиков, поле зрени  каждого из которых ограничено сотовым коллиматором с квадратной формой  чеек с полем зрени  полувысоте. . В этом устройстве детекторы устанавливаютс  на плите таким образом, что оси коллиматоров всех счетчиков параллельну. Наиболее существенными недостатками устройства, прин того за прототип ,  вл ютс  недостаточно высокое угловое разрешение при невозможно- сти одновременного наблюдени  нескольких переменных рентгеновских источников космического происхождени . Это обусловлено тем что детекторна  часть прибора размещена в одной плоскости. Цель изобретени  - повышение углового разрешени  при однЬаременном наблюдении нескольких переменных и периодических источников космического происхождени  и локализации их положени . Указанна  цель достигаетс  тем, что в рентгеновском спектрометре, состо щем из блоков пропорциональных счетчиков с коллиматорами, имеющими квадратную форму  чеек, по крайней мере четыре блока пропорциональных счетчиков оси которых расположены под углами }oLI,ljbl k5 orносительно общей оси системы, составл   пространственный квадрат. Сущность изобретени  состоит в том, что рентгеновский спектрометр, состо щий из четырех блоков пропорциональных счетчиков, имеющих широкое поле зрени  tot-i, (Ь (ширине н полувысоте), смещенных на УГОЛ. + -2. ft -- относительно общей оси системы. 3 составл ющий пространственный квадрат , позвол ет одноверменно исследовать несколько переменных рентгеновских источников в квадрате общего наблюдени  и локализовать их положение с точностью, завис щей от статистической достоверности наблюдений . В области общего зрени  дл  четырех блоков детекторов скорость счета рентгеновских квантов и каждом из детекторов зависит от угла прихода потока рентгейовского излуч ни  относительно общей оси симметрии . Дл  этой области имеетс  харак терное отношение скоростей счета в каждом из блоков детекторов дл  потока рентгеновских квантов, пришедших под углом 15 I относительно . Использование этого отношени  позвол ет уточнить кординату d 9 области (-, ). Аналогичным образом по другой паре блоков уточн етс  координата р, . Таким образом, в поле общего зре ни  четырех блоков, ограниченных координатами , Q-&- можно локали зовать рентгеновский переменный источник с точностью, превосход щей поле зрени  каждого из детекторов и завис щей от чувствительности детекторов . Если рентгеновский источник пери / ический, то одновременно можно определ ть период и локализовать несколько периодических источ НИКОВ в поле зрени  На фиг. 1 дана схема размещени  датчиков; на фиг. 2 - поле зрени  системы- четырех детекторов предлага емого устройства и зависимость эффективной площади от угла падени  рентгеновского излучени ; на фиг.Ззависимость скорости счета рентгено ских импульсов в двух детекторах предлагаемого устройства; на фиг.расчетна  зависимость минимального среднего потока переменного рентгеновского излучени , регистрируемого парой детекторов в интервале энергии 2-20 кэВ, от времени наблюдени  дл  пульсаров (нижн   крива ) и дл  вспыхивающих и транзиентных источников (верхн   крива ); на фиг. 5 зависимость максимальной среднеквадратичной ошибки в определении угловой координаты положени  рентге новских пульсаров от времени наблюдени . 4 Дл  предлагаемого устройства схема размещени  датчиков дана на фиг.1.. Дл  ограничени  пол  зрени  пропорциональных счетчиков используетс  коллиматор с  чейкой 20-20 по основанию , который жестко св зан со счетчиком, причем стенки коллиматора перпендикул рны чувствительной поверхности счетчиков. Оси детекторов разведены на 5 во взаимно перпендикул рном направлении относительно общей оси системы четырех детекторов . Таким образом, общее поле зрени  выдел ет на небесной сфере квадрат 10-Ю, показанной на фиг. 5. Именно в этой области прибор обладает способностью точнои локализации и может одновременно анализировать несколько периодических рентгеновских источников. Дл  предлагаемого устройства зависимость числа импульсов N на выходе детектора от интенсивности рентгеновского источника 3(ЕХ эффективной площади ) (е,(Ь) . эффективности регистрации (;), ширины энергетического канала 4Е и времени наблюдени  4t может быть записана в виде (E) (Е) S(ot,p)4E Л1 Зависимость эффективной площади от угла падени  рентгеновского излучени  дл  двух детекторов в плоскости, проход щей через оси двух коллиматоров имеет форму трапеции (фиг. 2} и форму треугольника в ортогональной к ней плоскости. Если изменение потока рентгеновского излучени  зарегистрировано во всех четырех детекторах, т.е. излучение пришло из области d.l 5 и |рК5°, то дл  локализации источника рентгеновского излучени  могут быть использовань соотношени  N.,f N 2 sin() sin(5°-/i) N4(-N-t 5in() sin(5«-o) как однозначные функции углов /3 и ot (фиг. 3), где N. - количество импульсов на выходе i-ro () детектора за врем  наблюдени . Дл  локализации периодически пульсирующих рентгеновских источников используютс  математические методы выделени  периодических сигналов, определ етс  амплитуда в каждом из S9 детекторов. Это дает возможность по отношанию значений амплитуд по вы шеприведенным формулам найти углы oL и / , что позволит локализовать рентгеновский периодический источник На фиг. приведена расчетна  зависимость минимального среднего потока переменного рентгеновского излучени , регистрируемого парой детектрров в интервале энергии 2-20 кэ от времени наблюдени  дл  пульсаров (нижн   крива ) и дл  вспыхивающих и транзитных источников (верхн   крива ).На фиг. 5 приведена зависимость максимальной среднеквадратической ошибки в определении угловой координаты положени  рентгеновских пульсаров О1 времени наблюдени . Использование предлагаемого изобретени  в сравнении с прототипом позвол ет повысить угловое разрешение рентгеновского спектрометра приблизительно в 30 раз при одновременном наблюдении нескольких переменных рентгеновских источников космического происхождени , что, в свою очередь, позвол ет повысить эффективность эксперимента, то есть сделать больше наюлюдений за единицу времен и.

(риг.1

/УЛ/t j

w

9 8 7

6 S

J / /

JL

д ю // / fff

г 4 б

фуе.З

V.

II

s$

Ш

fe

§:|v «

йО (Zpffff} /fff Ш me фуг. /ffm

Claims (1)

1. РЕНТГЕНОВСКИЙ СПЕКТРОМЕТР, · состоящий из блоков пропорциональ— '* ных счетчиков ,с коллиматорами, имеющих квадратную форму ячеек, отличающийся тем, что, с целью повышения углового разрешения при одновременном наблюдении нескольких переменных и периодических рентгеновских источников космического происхождения и локализации их положения, по крайней мере четыре блочка пропорциональных счетчиков расположены под углами /сС/,Г0 Ιί 45° относительно общей оси системы, составляя пространственный квадрат.