天宮2號(hào)POLAR探測(cè)器的低能X射線在軌定標(biāo)
發(fā)布時(shí)間：2021-06-20 12:56
伽馬暴偏振探測(cè)儀（POLAR）是天宮2號(hào)實(shí)驗(yàn)室上搭載的一個(gè)γ射線偏振儀,于2016年9月15日搭載在天宮2號(hào)進(jìn)入低軌運(yùn)行,主要用于探測(cè)在50-500 keV能區(qū)的硬X射線輻射的線偏振.POLAR由25個(gè)模塊組成,每個(gè)模塊有64個(gè)塑料閃爍體棒,總計(jì)有1600個(gè)塑料閃爍體棒,具有較大的有效探測(cè)面積和視場(chǎng).在軌運(yùn)行期間探測(cè)到多個(gè)小耀斑,它們的硬X射線光子能量通常小于50 keV,無法直接使用在軌和地面的高能定標(biāo)結(jié)果來進(jìn)行能譜分析.結(jié)合拉馬第太陽高能光譜成像探測(cè)器（RHESSI）對(duì)耀斑SOL2016112907能譜的觀測(cè)和蒙特卡洛模擬,對(duì)耀斑期間被激活的閃爍體棒進(jìn)行能量低于50 keV的低能相對(duì)定標(biāo).雖然定標(biāo)得到的能量閾值（～10 keV）和轉(zhuǎn)換因子相對(duì)穩(wěn)定,但是和高能定標(biāo)給出的結(jié)果相比有顯著差異,并且不同閃爍體棒顯示出的差異沒有明顯的規(guī)律性.
【文章來源】：天文學(xué)報(bào). 2020,61(01)北大核心CSCD
【文章頁數(shù)】：15 頁
【部分圖文】：
POLAR原理示意圖.星號(hào)代表在軌定標(biāo)源22Na,淺藍(lán)色棒代表塑料閃爍體棒,紅線代表光子在探測(cè)器中的徑跡.
為了得到較好的低能相對(duì)定標(biāo)示例,我們需要選擇合適的耀斑事件,POLAR觀測(cè)到的耀斑列表如附錄表4所示.考慮到高能定標(biāo)的數(shù)據(jù)時(shí)間段為2016年11月19日,我們主要考慮采用比較接近這個(gè)時(shí)間段,并且探測(cè)器硬件基本參數(shù)設(shè)置一致的事件作為相對(duì)定標(biāo)源.綜合表4以及參考POLAR高能定標(biāo)的時(shí)間段[16],我們選擇在軌時(shí)間比較接近,儀器的高壓設(shè)定和溫度等參數(shù)一致并且同時(shí)有POLAR和RHESSI觀測(cè)的耀斑作為太陽耀斑的低能定標(biāo)源.空間本底的蒙特卡洛模擬[16]顯示彌漫X射線背景、正電子、中子、電子以及蟹狀星云的背景會(huì)產(chǎn)生～10%的背景信號(hào),那么我們選擇軌道遠(yuǎn)離大西洋異常區(qū)的事件,有相對(duì)較低的軌道背景,可以得到較高信噪比的耀斑數(shù)據(jù).綜合以上考慮,我們選擇C7.5耀斑SOL2016112907作為低能相對(duì)標(biāo)定源.通過對(duì)比在軌高壓設(shè)置(如圖2),可以看到POLAR耀斑期間和高能在軌定標(biāo)時(shí)間段內(nèi)的高壓設(shè)置一致.我們認(rèn)為這個(gè)耀斑期間儀器的工作狀態(tài)和高能在軌定標(biāo)的時(shí)間段的狀態(tài)是一致的,并且可以利用RHESSI的觀測(cè)作為合理的相對(duì)定標(biāo)數(shù)據(jù).圖3給出了SOL2016112907的扣除背景后的POLAR觸發(fā)光變和RHESSI光變,這些觀測(cè)有非常好的對(duì)應(yīng)關(guān)系.為了更好地顯示高能光變,RHESSI 12–25 keV和25–50 keV的光變分別增大3倍和30倍.從光變上可以看出這個(gè)耀斑在25 keV以上的高能光子流量較小,POLAR觀測(cè)的峰值部分和RHESSI 12–25 ke V的觀測(cè)對(duì)應(yīng)得較好.我們同時(shí)也給出在POLAR坐標(biāo)系中X射線輻射源的角度坐標(biāo)θ～52?,?～262?(圖3下圖).
為了得到可靠的定標(biāo)結(jié)果,在25–50 ke V峰值附近我們得到3個(gè)20 s的積分時(shí)間段07:09:00—07:09:20(T1),07:09:20—07:09:40(T2),07:09:40—07:10:00(T3)的RHESSI能譜.我們使用熱分量(vth)加截?cái)鄡缏勺V(bpow)模型擬合峰值處硬X射線能譜,圖5為T2時(shí)刻的能譜擬合,表1給出了3個(gè)時(shí)間段的擬合參數(shù)演化,可以看到能譜擬合中熱分量的等離子體溫度(T)可達(dá)22 MK,非熱分量主導(dǎo)了20 keV以上的流量,其截?cái)嗄芰?Ebreak)在15 keV左右.非熱冪律能譜非常軟,譜指數(shù)α2～4.0.圖4 左圖為耀斑期間(07:02—07:16 UT)扣除背景后的POLAR 25個(gè)模塊的計(jì)數(shù)分布;右圖為整個(gè)探測(cè)器2維計(jì)數(shù)投影圖,顏色對(duì)應(yīng)于模塊計(jì)數(shù).
本文編號(hào)：3239235
【文章來源】：天文學(xué)報(bào). 2020,61(01)北大核心CSCD
【文章頁數(shù)】：15 頁
【部分圖文】：
POLAR原理示意圖.星號(hào)代表在軌定標(biāo)源22Na,淺藍(lán)色棒代表塑料閃爍體棒,紅線代表光子在探測(cè)器中的徑跡.
為了得到較好的低能相對(duì)定標(biāo)示例,我們需要選擇合適的耀斑事件,POLAR觀測(cè)到的耀斑列表如附錄表4所示.考慮到高能定標(biāo)的數(shù)據(jù)時(shí)間段為2016年11月19日,我們主要考慮采用比較接近這個(gè)時(shí)間段,并且探測(cè)器硬件基本參數(shù)設(shè)置一致的事件作為相對(duì)定標(biāo)源.綜合表4以及參考POLAR高能定標(biāo)的時(shí)間段[16],我們選擇在軌時(shí)間比較接近,儀器的高壓設(shè)定和溫度等參數(shù)一致并且同時(shí)有POLAR和RHESSI觀測(cè)的耀斑作為太陽耀斑的低能定標(biāo)源.空間本底的蒙特卡洛模擬[16]顯示彌漫X射線背景、正電子、中子、電子以及蟹狀星云的背景會(huì)產(chǎn)生～10%的背景信號(hào),那么我們選擇軌道遠(yuǎn)離大西洋異常區(qū)的事件,有相對(duì)較低的軌道背景,可以得到較高信噪比的耀斑數(shù)據(jù).綜合以上考慮,我們選擇C7.5耀斑SOL2016112907作為低能相對(duì)標(biāo)定源.通過對(duì)比在軌高壓設(shè)置(如圖2),可以看到POLAR耀斑期間和高能在軌定標(biāo)時(shí)間段內(nèi)的高壓設(shè)置一致.我們認(rèn)為這個(gè)耀斑期間儀器的工作狀態(tài)和高能在軌定標(biāo)的時(shí)間段的狀態(tài)是一致的,并且可以利用RHESSI的觀測(cè)作為合理的相對(duì)定標(biāo)數(shù)據(jù).圖3給出了SOL2016112907的扣除背景后的POLAR觸發(fā)光變和RHESSI光變,這些觀測(cè)有非常好的對(duì)應(yīng)關(guān)系.為了更好地顯示高能光變,RHESSI 12–25 keV和25–50 keV的光變分別增大3倍和30倍.從光變上可以看出這個(gè)耀斑在25 keV以上的高能光子流量較小,POLAR觀測(cè)的峰值部分和RHESSI 12–25 ke V的觀測(cè)對(duì)應(yīng)得較好.我們同時(shí)也給出在POLAR坐標(biāo)系中X射線輻射源的角度坐標(biāo)θ～52?,?～262?(圖3下圖).
為了得到可靠的定標(biāo)結(jié)果,在25–50 ke V峰值附近我們得到3個(gè)20 s的積分時(shí)間段07:09:00—07:09:20(T1),07:09:20—07:09:40(T2),07:09:40—07:10:00(T3)的RHESSI能譜.我們使用熱分量(vth)加截?cái)鄡缏勺V(bpow)模型擬合峰值處硬X射線能譜,圖5為T2時(shí)刻的能譜擬合,表1給出了3個(gè)時(shí)間段的擬合參數(shù)演化,可以看到能譜擬合中熱分量的等離子體溫度(T)可達(dá)22 MK,非熱分量主導(dǎo)了20 keV以上的流量,其截?cái)嗄芰?Ebreak)在15 keV左右.非熱冪律能譜非常軟,譜指數(shù)α2～4.0.圖4 左圖為耀斑期間(07:02—07:16 UT)扣除背景后的POLAR 25個(gè)模塊的計(jì)數(shù)分布;右圖為整個(gè)探測(cè)器2維計(jì)數(shù)投影圖,顏色對(duì)應(yīng)于模塊計(jì)數(shù).
本文編號(hào)：3239235
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