伽玛射线装置设计年限

㈠ 费米伽玛射线空间望远镜的简介

费米伽玛射线空间望远镜粗答是台世界上最强大的望远镜之一。通过高能伽马射线观察宇宙，最初被称作“伽马射线广域空间望远镜”(Gamma-ray Large Area Space Telesco pe)，但是当这台望远镜建成后开始正常运行时，人们又根据悔悉意大利科学家恩里科·费米的名字给它重新命名。
费米伽玛射线太空望远镜（Fermi Gamma-ray Space Telescope，原名Gamma-ray Large Area Space Telescope, GLAST，大面积伽玛射线太空望远镜）是在地球低轨道的伽马射线天文学空间望远镜。此望远镜是用来进行大面积巡天以研究天文物理或宇宙论现象，如活跃星系核、脉冲星岩前慧、其他高能辐射来源和暗物质。另外，该卫星搭载的伽玛射线爆监视系统（Gamma-ray Burst Monitor, GBM）可用来研究伽玛射线暴。

㈡ γ射线探伤

铅板是吸收而不是反射
r射线的穿透力比x射线还厉害 能穿透薄铅板的版
γ射线探伤 用的都是权功率及其微弱的涉嫌 另外 由于高穿透性和定向性 一般不会直接威胁的健康 但是长期处在这种环境之中 是否有害 要是具体情况定

一般在有在辐射环境下的工作 都有适当的补贴

另外 没有什么安全距离的说法 只有当量辐射量
一般补贴标准就是参照这个标准的

㈢ 伽玛射线是什么

γ射线，又称γ粒子流，是原子核能级跃迁蜕变时释放出的射线，是波长短于0.01埃的电磁波。γ射线有很强的穿透力，工业中可用来探伤或流水线的自动控制。γ射线对细胞有杀伤力，医疗上用来治疗肿瘤。γ射线首先由法国科学家P.V.维拉德发现，是继α、β射线后发现的第三种原子核射线。在20世纪70年代首次被人类观测到的。美国军方发射薇拉（Vela）人造卫星用于探测“核闪光”（nukeflash）（未经授权的原子弹爆破的证据）,但是薇拉没有识别出核闪光，而是发现了来自太空的强烈射线爆发。这一发现最初在五角大楼引起了一阵惶恐：是苏联在太空中测试一种新的核武器吗？稍后这些辐射被判定为均匀地来自空中的各个方向，意味着它们事实上来自银河系之外。但如果来自银河系外，它们肯定释放着真正的天文学数量的能量，足以点亮整个可见的宇宙。起源理论关于γ射线爆发的起源有一种理论——它们是具有无穷能量的“巨超新星”（hypernova），在觉醒时留下巨大的黑洞。看起来γ射线爆发似乎是排成队列的巨型黑洞。

太空产生在太空中产生的伽马射线是由恒星核心的核聚变产生的，因为无法穿透地球大气层，因此无法到达地球的低层大气层，只能在太空中被探测到。太空中的伽玛射线是在1967年由一颗名为“维拉斯”的人造卫星首次观测到。从20世纪70年代初由不同人造卫星所探测到的伽马射线图片，提供了关于几百颗此前并未发现到的恒星及可能的黑洞。于90年代发射的人造卫星（包括康普顿伽马射线观测台），提供了关于超新星、年轻星团、类星体等不同的天文信息。

㈣ 伽玛射线的辐射装置可以分为几类

伽玛射线和X射线都不是物质哦，亲。

伽马射线和X射线都是电磁波。两者的区别在于波长。伽马射线的波长小于0.001nm，X射线的波长则在0.001nm~10nm之间。

放射性物质的衰变过程会辐射出伽马射线。

伽玛射线是一种基于原子核的衰变，而被释放的电磁辐射。一个原子含有一个原子核，一个原子核由质子和中子组成。在更多的自然发生的核素中，次原子级粒子的结构是稳定的。

然而，在同一个原子中，使这些粒子在一起的能量并不强大，因此原子核变得不稳定，为了达到稳定的状态开始失去质子和中子。这一过程伴随着某种辐射的的产生。伽玛射线是伴随这种衰变所产生的辐射之一。

像其他电磁波一样，伽玛射线包含了大量的微型组的能量，即光子。现在，光子产生大范围的能量。这种包含了最低能量的光子波被称为无线电波，世界上所有的电信系统都多多少少依赖于它。
伽玛射线：核爆的主要残留物之一，也是核辐射的主要组成部分，通常伴随阿尔法粒子和β射线，因为是短波辐射加之能量巨大，因此能从DNA层面破坏组织，引发人的疾病、变异、死亡。顺便说一句用于癌症治疗的的放疗，用的就是一种伽马射线，伽玛刀也是常见的癌症治疗方法。

㈤ 放射源和射线装置1-5类的具体分类标准是什么

《放射性同位素与射线装置安全和防护条例》根据放射源、射线装置对人体健康和环境的潜在危害程度，从高到低将放射源分为Ⅰ类、Ⅱ类、Ⅲ类、Ⅳ类、Ⅴ类。

Ⅰ类放射源属极危险源。没有防护情况下，接触这类源几分种到1小时就可致人死亡。

Ⅱ类放射源属高危险源。没有防护情况下，接触这类源几小时至几天可以致人死亡。

Ⅲ类放射源属中危险源。没有防护情况下，接触这类源几小时就可对人造成永久性损伤，接触几天至几周也可致人死亡。上述三类放射源为危险放射源。

Ⅳ类放射源属低危险源。基本不会对人造成永久性损伤，但对长时间、近距离接触这些放射源的人可能造成可恢复的临时性损伤。

Ⅴ类放射源属极低危险源。不会对人造成永久性损伤。

(5)伽玛射线装置设计年限扩展阅读：

放射源是拟用作致电离辐射源的任何量的放射性物质。

射线装置是指能产生预定水平χ、γ电子束、中子射线等的电器设备或内含放射源的装置（高能加速器除外）。

放射源按所释放射线的类型可分为α 放射源、β放射源、γ放射源和中子源等；按照放射源的封装方式可分为密封放射源（放射性物质密封在符合一定要求的包壳中）和非密封放射源（没有包壳的放射性物质）绝大多数工、农和医用放射源是密封放射源，例如：工农业生产中应用的料位计、探伤机等使用的都是密封源,如钴-60、铯-137、铱-192等。某些供实验室用的、强度较低的放射源是非密封的，例如：医院里使用的放射性示踪剂属于非密封源,如碘-131、碘-125、锝-99m等。

㈥ 什么是伽马辐照装置

伽马辐照装置是利用电离辐射加工处理食品，以控制食源性致病菌、减少食物的微生物数量和虫害、抑制块根类农作物发芽，以及延长易腐坏农产品的保质期。辐照技术已获准用于约５０种不同种类的食物，并最少有３３个国家在商业上应用这项技术。尽管业界数十年来一直使用辐照技术为食物进行消毒，以符合检疫规定，但食用辐照食物对健康的影响仍是备受关注。这项研究概述了食物辐照技术的基本原理、应用范围，以及食用辐照食物对消费者构成的潜在健康风险。现有证据显示，虽然辐照加工会令食物产生化学变化，导致营养素流失，但如按照建议的方法进行辐照加工食物，而且加工过程符合良好制造规范，辐照食物的安全性和营养素质量，与用其他传统食物加工方法（例如加热、巴士德消毒和装罐）处理的食物相若。
食物辐照技术是利用电离辐射加工处理食品，以控制食源性致病菌、减少食物的微生物数量和虫害、抑制块根类农作物发芽，以及延长易腐坏农产品的保质期。根据国际原子能机构的资料，超过50个国家已批准使用辐照技术处理约50种不同种类的食物，并有33个国家在商业上应用各国准许进行辐照加工的食品不尽相同，但一般只限于香料、香草、调味料、某些新鲜水果或干果和蔬菜、海产、肉类及肉类制品、家禽，以及蛋类制品。尽管业界数十年来一直使用辐照技术为食物进行消毒，以符合检疫规定，但食用辐照食物对健康的影响仍是备受争议的问题。食品经辐照后产生的化学物是否具有毒性，以及辐照处理会否改变食品的营养价值，都是令人关注的事宜。根据食品法典委员会《辐照食品通用标准》，建议用于食品加工的电离辐射是∶(I)放射性核素钴-60(60Co)或铯-137(137Cs)产生的伽玛射线；以及(II)由机械源产生的电子束(最高能量为10兆电子伏特)和X射线(最高能量为５兆电子伏特)。
(I) 放射性核素钴-60和铯-137产生的伽玛射线钴-60由高度精制的钴-59(59Co)颗粒在核反应堆中经中子撞击而成，铯-137则由铀裂变产生。钴-60和铯-137发出穿透力强的伽玛射线，可用以处理大件或已包装食物。目前，钴-60是最广泛应用于食物辐照的放射性同位素。 (II) 由机械源产生的电子束和X射线机械源产生的电离辐射的主要优点是，整个处理系统都不涉及放射性物质。产生电子束的电器装置由电力驱动，以直线加速器将电子加速至接近光速。但这些高能电子束的穿透力有限，只适用于较薄的食物。以电子束撞击金属靶，可把电子转化为不同能量的X射线。虽然X射线的穿透力较由钴-60和铯-137产生的伽玛射线强4，但由于电子转化为X射线的效率一般低于10%，以致机械源辐射的应用一直难以推广。 当电离辐射穿过如食物等物质时，能量会被吸收，食物成分的原子和分子会被离子化或激发，引起辐照食物中出现的化学和生物学变化。食物辐照的化学效应食物进行辐照时所产生的化学效应，是由于处于激发态的分子及离子分解后，与相邻分子发生反应，而引发的连串相互反应。主要的化学反应包括分子内部出现异构化和分裂，并与相邻分子发生反应，产生连串新化学产物(包括高反应自由基)。食物经辐照后而产生的自由基，通常存在时间很短。不过，在一些干制、冷藏或含坚硬部分(例如骨头)的食物，由于产生的自由基的活动性有限，因此会存留一段较长时间。由电离辐射引起的另一个重要化学反应是水辐射分解。水分子经辐照后产生的羟基自由基和过氧化氢属高反应性，容易与大部分芳香族化合物、羧酸、酮、醛和硫醇等发生反应。这些化学变化对消除食物的微生物具有重要作用。不过，如辐照环境条件控制不善，这些化学变化难免会对某些食品造成不良影响(例如失去原有风味)。在辐照过程中，利用钴-60产生的伽马射线作能量源，以提供电离辐射。商用辐照设施的共通之处是设有辐照室，以及用以运送食物进出辐照室的输送系统。辐照厂房跟其他工业设施在结构上的主要分别是，辐照室四周建有混凝土防护围墙(厚度一般为1.5至1.8米)，以防止电离辐射的泄漏。 放射性核素源会持续发出辐射。当辐射源不用作处理食物时，会贮存在一个水深约6米的水池内。水可吸收辐射能量，是其中一种最佳的阻隔辐射防护物质之一，将辐射源贮存在水里，可保护须要进入辐照室的工作人员免受辐射照射。辐照设施的输送系统采用路轨设计，用以运送食物通过辐照室进行辐照处理。通过控制辐照的时间和辐照源的能量，就可以调节食品接受电离辐射照射的剂量，以达致特定的目的。
在国内，工业用的食物辐照设施必须领取许可证，并受国家辐射安全及卫生当局的规管及监察。他们亦有参考其他主管当局制定的辐照标准 和实务守则 。国际原子能机构和联合国粮食及农业组织合作建立了一个食物辐照设施资料库，胪列各国的认可食物辐照设施，供公众参考。

㈦ 伽马射线

我说过了，那要看你是什么源，不过据我所知，探伤用的一般是铱Ir-192(m2)源。半衰期241年，γ射线能坦咐量是168KeV(实际上两条谱线，能量分伏乱别是12.984KeV和155.16KeV)。【http://atom.kaeri.re.kr/cgi-bin/decay?Ir-192 IT数据来源于这个韩国网站。】

空气对这个能量段的γ射线基本上无屏蔽作用，所以可取屏蔽系数Γ=1；γ射线的辐射权重因子Q=1。另外，你问的是有效剂量，那么需要对你全身组织进行分摊平均，因为不同组织的权重因子不同，就拿一般人最关心的性腺组织而言，其权重因子是0.2，而其它组织的权重因子都小于这个值。可以给出一个近似的答案，【关于这点，我没做过相关的平均计算，因为不是学医的，所以不晓得各个组织在全身的质量分布情况，采取一个可能接近的平均值W=0.1。另假设你体重70Kg，站立时正向剖面积S=bh≈0.3m×1.7m=0.51m²(面向探测源的时候，身高取1.7米，剖面平均宽30cm。)。】

H≈QWAΓtES/m(4πmr²)=0.1×1×33Ci×1×6min×168KeV×0.51m²÷70Kg÷4π(m)²=0.1×33Ci×3.7×10^(10)Bq×6min×60s/min×168KeV×1.6×10^(-16)J/KeV×0.51m²÷70Kgm²÷4π=33×3.7×3.6×1.68×1.6×0.51÷280π≈0.685mSv=0.0685rem。[现在学术上用的是国际单位希伏(Sv)，工程实践中也有用老单位雷姆(rem)的，1Sv=100rem。]

由于辐射防护中没有这样的公式，所以这是按照裸源推导的计算公式。当然，如果你的探伤装置有聚焦的特性，也就是说可以把原本应该四散开来γ射线定向汇聚发射，那么这个结果要乘以立体角4π，也就是最后的剂量应该是0.861rem。

【这个剂量段的照射足够引起“极重度的骨髓型急性放射病”，初期症状一般体现为：多次呕吐、腹泻、休克、白细胞急剧下降。★建议你可以去做个血检，如果证实你的白细胞下降的话，可以要求你公司做工伤赔偿的。另外，你可以自己多吃一些鸡蛋、肉类等蛋白质含量高的食品，注意休息。】

组织器官□□组织权重因子W

性腺□□□□□□0.20
红骨髓□□□□0.12
结肠□□□□□□0.12
肺□□□□□□□□0.12
胃□□□□□□□□0.12
膀胱□□□□□□0.05
乳腺□□□□□□0.05
肝□□□□□□让厅纯□□0.05
食道□□□□□□0.05
甲状腺□□□□0.05
皮肤□□□□□□0.01
骨表面□□□□0.01
其它组织□□□0.05

★我刚看了，有的公司是用的硒(Se-75)源，其γ射线能量可以代400KeV，而如果是钴(Co-60)源，γ射线能量就达1.33MeV，约是上述计算结果的10倍，如果是钴源，那就得考虑是否是肠型急性放射性病。这个阶段的症状主要是频繁呕吐、腹泻严重、腹疼、血红蛋白升高；不过，通过血检还是能够看出来的。

㈧ 伽马射线探测器是

本章主要讲述伽马射线探测器。第一节讲述半导体探测器的基本原理，半导体探测器的主要优点是能量分辨率比目前测井中应用的碘化钠、锗酸铋、过氧硅酸钆、碘化铯等晶体高一个数量级以上。但其缺点是其灵敏体积目前还做不大，测井计数率低只能点测，必须在零下190℃左右温度环境中工作。温度性能最好的半导体探测器高纯锗也只能做到常温保存低温使用。如果在测井中应用半导体探测器，还必须建立一套制造液态氮的设备。
半导体探测器尽管有这些缺点，但其1%以上的γ射线能量分辨率定会吸引众多的学者对其下大工夫进行研究，发挥其优点，克服其缺点，适合实际测井需要的半导体探测器一定会研究成功。由于目前实际测井应用的是碘化钠、碘化铯、锗酸铋、过氧硅酸钆等闪烁体，所以第二节中对它们的性能、技术指标，特别是对锗酸铋做了较为详细的讲述。第三节讲述光电倍增管的基本知识和结构、性能参数，电阻分压器的设计、仪器克服磁场影响的办法、高压电源，γ射线能量谱线性放大器及井下仪器如何选择光电倍增管等。由于在中子寿命、补偿中子、碳氧比与中子寿命同次测量综合(N、γ全谱)测井仪要用氦三计数管，所以第四节对氦三计数管的基本原理和结构、高压电源、信号放大器也做了简单介绍。
探测器高压电源在探测信号模拟传输阶段，一般采用井下稳压式高压电源；在目前探测器信号数字传输阶段，一般采用井下调整式高压电源，用单片机调整控制高压电源。调整高压电源输出电压高低，进行峰位修正。探测器放大器分为射线强度放大器和射线能量谱测量线性放大器。有关半导体探测器的基础知识，来源于笔者听吉林大学丁肇忠教授讲课时所做笔记的整理。

㈨ γ射线探测器

常用的γ核辐射探测器有正比计数管、盖革-弥勒计数管、闪烁计数器、半导体探测器。

(一)气漏举谨体探测器

主要包括电离室、正比计数管、盖革-弥勒计数管。电离室的主体由一对电极构成，两极间充以空气或其他气体(空气或氪、氖等情性气体)，电极设计有各种形状，如平行板式、同轴圆柱筒式。在电极间加上电压，当射线射入后，气体被电离，正离子和电子被不同电极收集，产生电流。

外加电压与电离电流的关系如图2-15所示，曲线α和曲线β分别为α粒子和β粒子通过气体物质产生电离作用后，在外电场作用下形成的电离电流随外加电压的变化规律。由工作电压分布在不同的工作区特点，可以作成电离室探测器(V_a～V_b)、正比计数管(V_b～V_c)、盖革-弥勒计数管(V_d～V_e)。

图2-15 电离电流与外加电压的关系

1—饱和电流区V_a～V_b；2—正比区V_b～V_c；3—准正比区V_c～V_d；4—自激放电计数区V_d～V_e；5—连续放电区>V_e

电离室工作在第一个区域，当加在电离室电极上的电压增加时，探测器体积内电流强度不再增加，这个电流称为饱和电流。在该区域相应的电压下，电离电流的强度只取决于外界的射线强度。根据工作方式又分为积分电离室及脉冲电离室。前者测量由射线电离产生的总电离电流；后者测量单个粒子产生的电流。电离室可以做得很大，这样可以使得探测α射线灵敏度较高。

正比计数管工作在第二个区域。在电场作用下，靠近阳极的电子获得了能量，引起二次电离，由于已经存在比较大的电场梯度，新形成的电子同样也能引起次级电离。这样就发生了电离电流的气体放大雪崩过程。在雪崩过程中产生的离子对的数量比初始的离子对数量大K倍，称K为气体放大倍数，数值可以达到10⁵～10⁶。因此，在探测器的输出端，脉冲具有很大的幅度。在此区K值是个常数，因而，记录的脉冲幅度正比于初始电离，即正比于入射光量子的能量。正比计数管由于有较好的能量分辨率，常用于对X射线及软γ射线进行能谱测量。

三氟化硼(BF₃)正比计数管能有效地区分γ射线和中子，而去掉γ本底的影响。3He中子计数管适于记录超热中子。

第三区称为准正比区，由于空间电荷效应，K值不再是一个常数，本区并不能用于射线探测。

第四个区称为自激放电计数区，又称为盖革-弥勒区。在这个区域里，电极间的场强很大，气体放大作用急剧上升，以致一对离子对就能引起雪崩过程，导致自激放电的发生。具有自激放电的计数管分为两种类型：自猝灭和非自猝灭。盖革-弥勒计数管属于后者，主要用于记录β射线和γ射线，输出信号较大，但输出脉冲幅度与入射粒子的能量无关，所以不能用它来探测入射射线的能量。此外，这类计数管形成的脉冲的延续时间比正比计数管要大。例如，如果正比计数管每秒最大计数为10⁴个脉冲，那么盖革-弥勒计数管每秒只有10³个脉冲。

第五个区是连续放电区，它不能用来作探测器。

(二)闪烁探测器

它由闪烁体(荧光体)和光电倍增管两部分组成。闪烁体有固态、液态、气态三种，可分为有机闪烁体和无机闪烁体。常用闪烁体列于表2-6。

表2-6 常用闪烁体

NaI(Tl)型闪烁体是一种广泛应用的无机晶体，它以微量铊作为激活剂，它的单晶具有非常好的透明度，NaI(Tl)晶体密度大，约3.67g/cm³；平均原子答穗序数较高，为32左右。所以它对γ射线或X射线的阻止本领大，是对γ射线或X射线探测效率极大的一种闪烁体。对于大晶体，若记录能量为1MeV的γ光子，效率可达百分之几十。它的发光时间极短，仅为10^-7s。因而最大计数率可达10⁵脉冲/s，常用于测量γ射线。当用于测量X射线时，可将NaI(Tl)做成薄晶体。

碘化铯(CsI(Tl))晶体的密度及有效原子序数比NaI(Tl)大，故其探测效率较NaI(Tl)高，它的发光返基持续时间比NaI(Tl)长，也是一种探测γ射线(X射线)的闪烁体。它的最大特点是不怕潮解，很适合地质工作，由于CsI(Tl)成本高，实际应用还不普遍。

塑料闪烁体是在一定温度下使用有机闪烁体作溶质、塑料作溶剂聚合而成的。它既具有无机晶体的特点(发光时间短，在空气中不潮解，可探测中子等)，又易制造，易做成各种形状。在射线照射下转换效率稳定。故在多数情况下有机晶体均可用塑料闪烁体代替。因此，它广泛用于探测重粒子及部分γ射线。

液体闪烁体是有机闪烁体溶于甲苯等有机溶液中制成的。它的体积可做得很大，因此其探测灵敏度很高。

锗酸铋闪烁体BGO，密度大，对γ射线的探测灵敏度很高，对于天然放射性核素放射出的1～3MeV的γ射线有特别高的探测效率。对于²¹⁴Bi的1.76MeVγ射线比相同尺寸的NaI(Tl)高6.6倍；对于钍的2.62MeV高7.5倍。化学稳定性好，不潮解，易加工成型，最大荧光波长为480nm。光输出较低，相当于相同尺寸NaI(Tl)的8%～16%。对于0.661MeV能量的γ射线能量分辨率为13%，NaI(Tl)为9%。受温度影响较大，温度系数为-0.01～0.015/℃。

溴化镧LaBr₃(Ce)闪烁体探测器是近几年研制的一种探测器，它对662KeV¹³⁷Cs的全能峰的能量分辨率约为3%，优于LaCl₃3.3%的能量分辨率，更远远优于NaI(Tl)晶体6%～7%的能量分辨率；同时相对于传统闪烁体探测器，LaBr₃(Ce)闪烁体具有更高的光效率和更好的能量分辨率等优点，是γ能谱仪发展的一个方向。

光电倍增管是闪烁探测器的最重要部件之一。其组成部分是光阴极和倍增电极，光阴极的作用是将闪烁体的光信号转换成电信号，倍增电极则充当一个放大倍数大于10⁶的放大器。光阴极上产生的电子经加速作用飞到倍增电极上，每个倍增电极上均发生电子的倍增现象，倍增极的倍增系数与所加电压成正比例，所以光电倍增管的供电电源必须非常稳定，保证倍增系数的变化最小。在没有入射的射线时，光电倍增管自身由于热发射而产生的电子倍增称为暗电流。用光电倍增管探测低能核辐射时，必须减小暗电流。保持测量空间环境内较低的室温，是减小光电倍增管暗电流的有效方法。

(三)半导体探测器

半导体探测器具有分辨率高、脉冲上升时间短、结构简单等优点。半导体探测器按结构可以分为PN结型、PIN结型；按工艺可以分为面垒型、扩散型、离子注入型、锂漂移型；按材料可分为锗、硅和化合物型；按外形可分平面型、同轴型。

从原理上讲，半导体探测器可以看作是一个电压反接的PN结。PN结的结区就是半导体探测器的灵敏区。当带电粒子或电磁辐射与探测器物质相互作用，产生的次级电子进入灵敏区时，在其内形成电子和空穴对。在高的反向电场作用下，电子、空穴分别向正、负极运动，并被电极收集，而得到一个电脉冲。

目前常用的半导体探测器主要有三种：

1)在锗或硅单晶中制造成PN结，它在反向电压作用下，使PN结形成“耗尽层”，自由载流子流度很低。被探测的射线进入灵敏区(耗尽区)，产生电离，生成大量的电子、空穴对；在电场作用下，电子和空穴分别迅速向正、负两极漂移、被收集，在输出电路中形成脉冲信号。

2)在P型和N型的锗或硅单晶之间形成一层PIN型本征区，电阻率很高，作为探测器的灵敏区。在PIN结两端加上反向电压，内电场将得到增强，本征区即为探测射线产生电离的灵敏区，厚度较大，可以探测高能射线。

3)利用高纯锗材料，其中受主和施主原子的浓度已可降低至10^-10个/cm³，即平均每10¹²个锗原子中仅有杂质原子1个。HPGe(高纯锗)是一种用高纯度锗制成的PN探测器，在一定的工作电压下PN结的耗尽层厚度与材料的电阻率的平方成正比。目前的工艺水平已经能制造体积比较大的探测器，可以分别满足低能X射线和高能γ射线的能谱测量的要求。优点是分辨率高，可在常温下工作。

探测γ射线的半导体主要是硅和锗加上锂作为漂移材料制成锗锂漂移探测器——Ge(Li)或硅锂漂移探测器——Si(Li)。它们是以把高浓度的锂扩散到晶体中，形成很厚的Ⅰ区(即灵敏区)的PIN结探测器。为了稳定Si(Li)和Ge(Li)探测器的PIN结，须将探测器放置在液氮中，在低温下保存及工作。

除常用的Si(Li)或Ge(Li)、高纯锗(HPGe)外，还有CdTe、HgI₂等，而且可在常温使用，不用低温，如Amptek生产的CdZnTe型探测器。但总的来讲，使用这些材料的固体探测器应用并不普遍。

㈩ 嫦娥二号探宝神器：γ射线谱仪

2010年10月1日18时59分57秒，嫦娥二号卫星成功发射。在约为200千米的绕月轨道高度运行8个月，完成了一系列工程与科学目标，获得了分辨率优于10米月球表面三维影像、月球物质成分分布图等资料之后，嫦娥二号进入日地拉格朗日L2点环绕轨道进行深空探测等试验，并飞越图塔蒂斯小行星，成功开展了再拓展试验。最终，在燃料耗尽后，嫦娥二号成为一颗环绕太阳轨道的人造小天体。本文回顾嫦娥二号的探宝神器——伽马射线谱仪，以及月表物质成分分布的探测。

月球表面的伽马射线

月球表面一些元素（如钍、铀、钾等）本身就有放射性，发出伽马射线；另外一些元素（如硅、镁、铝等）在宇宙线轰击下会发出伽马射线。但无论成因为何，每种元素发出的伽马射线均不相同，探测到某一元素的特征能量伽马射线仿锋，就可以证明这种元素的存在。而这种特征能量的伽马射线出现的几率越高，该元素的相对含量也越高。通过统计特征能量的伽马射线出现的几率，就可以探测元素的相对含量。利用这种方法，就可以探备坦晌测到月球上的一些主要元素，如氧、硅、镁、铝、钙、铁、钛、钠、钾、钍、铀及稀土元素等的含量与分布特征。

“嫦娥”之前

过去，美国阿波罗登月任务从月球表面的6个地方采回样品。为了更全面地了解全月面化学组成，需要可以进行飞越测量的探测器，而伽马射线谱仪正是远程测量行星表面化学元素分布的强有力的工具，已经被多项太空探测任务所验证。美国早在阿波罗登月计划及“月球勘探者号”(Lunar Prospector，简称LP)的探月任务中都搭载不同的伽马射线谱仪实现了绕月探测，测量月表成分与分布。

1971年和1972年的阿波罗15/16号搭载的伽马射线谱仪对月表的大约20%进行了探测，开辟了利用伽马射线谱仪对行星表面物质成分探测的时代。1998年的LP任务伽马射线谱仪则实现了全月面探测。之后，中国、日本、欧洲空间局、印度等国也纷纷开展了探月计划，并且都实现了绕月伽马射线能谱测量。

“嫦娥”的伽马射线仪

我国嫦娥一号和嫦娥二号卫星都搭载了伽马射线谱仪，并实现了全月面元素分布的测量。中国科学院紫金山天文台承担了伽马射线谱仪的研制和部分数据分析工作。

嫦娥二号伽马射线谱仪外观 | 图源：紫金山天文台

〇 工作原理

伽马射线谱仪工作能段是300keV 9MeV，由探测晶体、信号采集和放大电路、指令控制和数据传输电路等主要部分组成。探测晶体有包括主探测器晶体和包裹在外的反符合探测器晶体。嫦娥一号伽马射线谱仪采用碘化铯（CsI）闪烁体探测器，而 嫦娥二号伽马射线谱仪在世界上首次采用先进的溴化澜(LaBr3)闪烁晶体作为主探测器 ，碘化铯作为反符合晶体成功抑制空间及卫星本底。

嫦娥二号伽马射线谱仪内部结构示意

来自月球方向的伽马射线进入探测器主晶体，产生荧光，经过多次反射后进入光电倍增管转化为电信号。而来自其他方向，包括卫星本身的材料被高能粒子激发所产生的荧光，将会被反符合晶体接收，并信仔经过电子学线路处理后予以剔除。这样，伽马射线谱仪就得到纯粹来自月球表面物质的伽马射线信息。

嫦娥二号伽马射线谱仪的能量分辨和探测效率都显著高于嫦娥一号伽马射线谱仪，灵敏度远高于世界同类探测器，能敏感地区分月球表面元素的细微差别。

〇 科学使命

获取全月表主要元素的丰度与分布，分析各元素和物质类型的富集区域和分布特点等，进而深入研究月球地质 历史 ，并为月球的开发利用提供有关的资源分布数据。

研究成果举例

从嫦娥二号伽马射线谱仪的全月面 178天 的累积谱中可以识别月面主要元素的信息，包括钾-K、硅-Si、钍-Th、氧-O、钙-Ca、钛-Ti、铁-Fe、铝-Al、镁-Mg等9种元素，其中放射性元素K、Th等和Fe元素的特征分布明显。

嫦娥二号伽马射线谱仪累积178天观测的全月面元素信息 | 图源：1

嫦娥二号伽马射线谱仪的其中一项研究成果是通过 月海 周围放射性元素的观测推断相关撞击事件的性质。

月海 是指月球上比周围低洼的平原。迄今已知的月海有22个，绝大多数月海分布在月球的正面，背面仅有3个。目前普遍认为小天体撞击月球，月壳被撞破，月幔流出，玄武岩岩浆覆盖了洼地，形成了月海。

嫦娥一号拍摄的月球全图 | 图源：网络

危海 和 东海 是月球上两个较大（直径数百公里）且较为年轻（三、四十亿年）的多环月海，前者在月球正面，后者在背面。

嫦娥二号伽马射线谱仪探测到的钾元素全月面分布图 | 图源：1

嫦娥二号伽马射线谱仪探测到的月球东海（左）和危海（右）钾元素分布图 | 图源：1

目前国际上对于月球东海和危海盆地形成时的撞击深度存在较大的争议。以危海盆地为例，早期的研究认为危海撞击事件仅仅到达上月壳。但日本“月亮女神Kaguya”在危海盆地边缘发现一些区域富含橄榄石，暗示危海撞击事件可能击穿了月壳，导致月幔物质流出。

嫦娥二号伽马射线谱仪对月球东海和危海盆地及其周围溅射物放射性元素含量观测表明，导致这两个盆地形成的撞击深度到达了下月壳，月球深层的物质被挖掘出来。

研究首次发现危海和东海盆地内平地的钾含量明显高于盆地边缘，但总体丰度不高。这说明，危海盆地在形成时撞击事件穿透 克里普岩层 （KREEP，是一种含有钾-K、稀土元素-REE、磷-P的矿物，KREEP岩层是月壳与月幔之间的过渡层，包含了月球形成时的岩浆海洋留下的化学线索）的可能性较小。根据月球 岩浆洋模型 及钾元素丰度的分析，推断危海撞击事件可能仅仅撞击到月壳的 侵入岩层 ，而东海盆地形成时的撞击事件则可能穿透到下月壳的放射性元素富集区。

基于伽马射线谱仪观测，关于月球表面大型撞击坑的类似研究，对理解月球岩浆洋的形成和撞击事件的穿透深度等至关重要。

主编：毛瑞青

撰文：暗物质与空间天文实验室