Рентгеновский спектрометр альфа-частиц - Alpha particle X-ray spectrometer

APXS также является аббревиатурой от APболетьИксдесятьSионный инструмент, расширение для Apache веб-серверы.
MER APXS PIA05113.jpgBack of Sojourner and its Alpha Proton X-Ray Spectrometer.png
MSL - рентгеновский спектрометр альфа-частиц (APXS) .jpg
Рентгеновский спектрометр альфа-частиц (верхний левый), APXS в задней части Mars Pathfinder Соджорнер марсоход (верно), MSL Любопытство Рентгеновский спектрометр альфа-частиц с линейкой (Нижний левый).

An рентгеновский спектрометр альфа-частиц (APXS) это спектрометр который анализирует химический элементный состав образца из рассеянных альфа-частицы, и флуоресцентный Рентгеновские лучи после облучения образца альфа-частицами и рентгеновскими лучами от радиоактивных источников.[1] Этот метод анализа элементного состава пробы чаще всего используется в космических полетах, требующих небольшого веса, малых размеров и минимального энергопотребления. Другие методы (например, масс-спектрометрии ) работают быстрее и не требуют использования радиоактивных материалов, но требуют более крупного оборудования с менее скромными требованиями к мощности. Вариант - это альфа-протонный рентгеновский спектрометр, например, на Миссия следопыт, который также обнаруживает протоны.

За прошедшие годы было запущено несколько модифицированных версий этого типа приборов, таких как APS (без рентгеновского спектрометра) или APXS: Сюрвейер 5-7,[2] Марс-следопыт,[3] Марс 96,[4] Марсоход для исследования Марса,[5] Фобос,[6] Марсианская научная лаборатория и Посадочный модуль кометы Philae.[7][8] Устройства APS / APXS будут включены в несколько предстоящих миссий, включая Чандраяан-2 луноход.[9]

Источники

В APXS используется несколько форм излучения. Они включают альфа-частицы, протоны, и Рентгеновские лучи. Альфа-частицы, протоны и рентгеновские лучи испускаются во время радиоактивного распада нестабильных атомов. Обычным источником альфа-частиц является кюрий-244. Он испускает частицы с энергией 5,8 МэВ. Рентгеновские лучи 14 и 18 кэВ испускаются при распаде плутоний-240. В Марсоходы Полезная нагрузка Афины использует кюрий-244 с силой источника примерно 30 милликюри (1.1 ГБк ).[10]

Альфа-частицы

Соджорнер измеряет APXS Йоги Рок.

Некоторые из альфа-частиц определенной энергии возвращаются к детектору, если они сталкиваются с атомным ядром. Физические законы для Резерфордовское обратное рассеяние под углом, близким к 180 °, находятся сохранение энергии и сохранение линейный импульс. Это позволяет вычислить массу ядра, пораженного альфа-частицей.

Легкие элементы поглощают больше энергии альфа-частицы, тогда как альфа-частицы отражаются тяжелыми ядрами почти с такой же энергией. Энергетический спектр рассеянной альфа-частицы показывает пики от 25% до почти 100% исходных альфа-частиц. Этот спектр позволяет определить состав пробы, особенно для более легких элементов. Низкая скорость обратного рассеяния требует длительного облучения, примерно 10 часов.

Протоны

Некоторые из альфа-частиц поглощаются атомными ядрами. Процесс [альфа, протон] производит протоны определенной энергии, которые обнаруживаются. Натрий, магний, кремний, алюминий и сера может быть обнаружен этим методом. Этот метод использовался только в Mars Pathfinder APXS. Для Марсоходы детектор протонов был заменен вторым сенсором альфа-частиц. Так его еще называют альфа-протонным рентгеновским спектрометром.

рентгеновский снимок

Альфа-частицы также могут выбрасывать электроны из внутренней оболочки (K- и L-оболочки) атома. Эти вакансии заполняются электронами с внешних оболочек, что приводит к испусканию характеристического рентгеновского излучения. Этот процесс называется рентгеновское излучение, индуцированное частицами и относительно легко обнаруживается и имеет лучшую чувствительность и разрешение для более тяжелых элементов.

Конкретные инструменты

Галерея

Рекомендации

  1. ^ Economou, T.E .; Туркевич, А.Л .; Sowinski, K.P .; Patterson, J.H .; Franzgrote, E.J. (1970). "Альфа-рассеивающая техника химического анализа". Журнал геофизических исследований. 75 (32): 6514. Bibcode:1970JGR .... 75.6514E. Дои:10.1029 / JB075i032p06514.
  2. ^ Patterson, J.H .; Franzgrote, E.J .; Туркевич, А.Л .; Anderson, W.A .; Economou, T.E .; Griffin, H.E .; Grotch, S.L .; Совинский, К. (1969). «Эксперимент по альфа-рассеянию на Surveyor 7 - Сравнение с Surveyors 5 и 6». Журнал геофизических исследований. 74 (25): 6120–48. Bibcode:1969JGR .... 74.6120P. Дои:10.1029 / JB074i025p06120.
  3. ^ Р. Ридер; Х. Ванке; Т. Эконому; А. Туркевич (1997). «Определение химического состава марсианской почвы и горных пород: альфа-протонный рентгеновский спектрометр». Журнал геофизических исследований. 102 (E2): 4027–4044. Bibcode:1997JGR ... 102.4027R. Дои:10.1029 / 96JE03918.
  4. ^ Rieder, R .; Wanke, H .; Эконому, Т. (1997). «Рентгеновский спектрометр Alpha Proton для Марса-96 и Mars Pathfinder». Американское астрономическое общество. 28: 1062. Bibcode:1996ДПС .... 28.0221Р.
  5. ^ Р. Ридер; Р. Геллерт; Й. Брюкнер; Г. Клингельхёфер; Г. Драйбус; А. Йен; С. В. Сквайрс (2003). «Новый рентгеновский спектрометр альфа-частиц Athena для марсоходов Mars Exploration». Журнал геофизических исследований. 108 (E12): 8066. Bibcode:2003JGRE..108.8066R. Дои:10.1029 / 2003JE002150.
  6. ^ а б Hovestadt, D .; Андрейчиков, Б .; Bruckner, J .; Эконому, Т .; Klecker, B .; Kunneth, E .; Laeverenz, P .; Мухин, Л .; и другие. (1988). "Измерение состава поверхности Марса и Луны Фобоса на месте: Эксперимент Альфа-Х в миссии Фобос". Тезисы докладов конференции по изучению луны и планет. 19: 511. Bibcode:1988LPI .... 19..511H.
  7. ^ а б http://www.uni-mainz.de/, Университет Йоханнеса Гутенберга, Майнц, Рентгеновский спектрометр альфа-частиц, разработанный в Майнце для использования на комете Чурюмова – Герасименко, 10 апреля 2014 г.
  8. ^ «Альфа-протонный рентгеновский спектрометр (APXS) - название миссии: Philae». НАСА. 26 августа 2014 г.
  9. ^ «Полезная нагрузка для миссии Чандраяан-2 завершена». isro.gov.in. Индийская организация космических исследований. 30 августа 2010. Архивировано с оригинал 15 октября 2012 г.. Получено 7 августа 2012.
  10. ^ неизвестный. «Рентгеновский спектрометр альфа-частиц (APXS) (2 страницы)» (PDF).
  11. ^ JPL QuickLook - Фобос 1, 2
  12. ^ МАЛЫЕ АВТОНОМНЫЕ СТАНЦИИ - Марс 96
  13. ^ Описание прибора Mars Pathfinder - НАСА
  14. ^ ATHENA - Корнельский университет
  15. ^ "Марсоходы для исследования Марса: Космический корабль: Работа на поверхности: Инструменты: Спектрометр рентгеновских лучей альфа-частиц (APXS)". Лаборатория реактивного движения НАСА.
  16. ^ НАСА - Рентгеновский спектрометр альфа-частиц (APXS)

внешняя ссылка