2022年11月16日至18日,中科院紫金山天文臺團隊在中國散裂中子源反角白光中子束流線開展了“嫦娥七號”重要載荷——“中子伽馬譜儀”的中子標(biāo)定實驗。
月表的水分布是月球探測的重要科學(xué)研究內(nèi)容。高能宇宙線中的質(zhì)子轟擊月表可產(chǎn)生大量快中子,快中子經(jīng)過月表結(jié)構(gòu)慢化之后成為熱中子或超熱中子并向月表周圍空間出射。月表周圍空間的中子能量分布與月表結(jié)構(gòu)的氫元素含量密切相關(guān),通過在軌測量月表周圍空間的中子能譜,可以識別月面的氫元素富集區(qū)域,從而間接獲得月表的水分布。為準(zhǔn)確獲得月表水分布,計劃發(fā)射的“嫦娥七號”月球探測器將搭載中子伽馬譜儀對月表周圍空間的中子能譜進行精確測量。
“嫦娥七號”中子伽馬譜儀探測器由摻硼塑閃組成,可對不同能區(qū)的中子進行探測。為保證中子探測器在軌運行測量數(shù)據(jù)的可靠,初樣和正樣階段均須在已知能量和通量的中子束線上對探測器進行效率刻度和能量響應(yīng)刻度。中國散裂中子源白光中子實驗終端具有中子能譜寬、中子通量高的特點,并通過高精度中子飛行時間測量提供精確的中子能量,是國內(nèi)唯一可開展類似實驗的束線,為“嫦娥七號”中子伽馬譜儀刻度提供了良好的測試條件。
通過48小時的束流測試,研究團隊獲得了“嫦娥七號”中子伽馬譜儀原理樣機從eV至百keV能區(qū)的中子能量響應(yīng)函數(shù)及探測效率曲線,為后續(xù)的研究打下了堅實的基礎(chǔ)。
