《MCNP模拟月表关键性元素γ射线与实测结果比较分析》.pdf

第 31卷 第 l期 原 子 核 物 理 评 论 Vo1．31，NO．1 2014年 3月 Nuclear Physics Review M ar． 2014 文章编号：1007—4627(2014)01—0112—06 MCNP模拟月表关键性元素 射线与实测结果比较分析 张婧瑶 ，王南萍 。 f1．中国地质大学地球物理与信息技术学院，北京 100083； 2．地下信息探测技术与仪器教育部重点实验室 (中国地质大学，北京)，北京 100083) 摘要：嫦娥一号携带的 射线谱仪传 回大量能谱数据，对其分析与解谱是一个 比较复杂的过程。针对 此问题，提 出按照月表吖射线来源的物理过程，分为月球表面天然放射元素、中子非弹性散射和 中子 俘获三部分。用MCNP程序模拟其在GRS中的能谱数据，将模拟结果叠加并与实测谱线对比，结果 表明，模拟 谱线能帮助辨识出实测谱线中的部分关键元素，例如 0K、0MBi等。 关键词：月球探测；cE1一GRS；MCNP 中图分类号：P184；O582；TP274 文献标志码：A DOI：10．1l804／NuclPhysRev．31．01．112 1 引言 充分利用已知的条件和物理过程对测量结果进行合理 的估算。因此，我们需要建立一个针对CE1一GRS探 为 了更好地推定月表元素的种类和丰度(如O， 测器的物理模型，分析处理各种信号、噪声等，优化 Mg，AlISi，Ca，Th，U等)，进一步了解月球的形 信号处理方法，得到更加合理准确的结果。 成及演化过程，我国发射携带 自行研制的 射线谱 本文使用MCNP(MonteCarloN—Particle)程序， 仪 (CE1一GRS)的卫星，在环月轨道上测量月球表面 参考PDS中给出的月表放射性元素产生的 射线的能 的 射线，测量特征 射线的能量和通量，并以此确 量和强度作参考，模拟吖射线在CE1一GRS主探测器 定月球表面物质组成及分布特征。 上信号的能谱和强度，以帮助认识和分析实测能谱。 作为第一个登月的国家，美国从20世纪70年代 起便开始系统地对月球数据进行计算和分析，发表了 2 空间CE1．GRS探测器 射线的来 不少月球放射性模型，收录在行星系统数据库 (PDS) 源 中； 日本也发射 了携带高纯锗探测器 的月亮女神 号 (SELENE)探月卫星；此外，俄罗斯也计划与印度 空间CE1一GRS探测器 射线的来源主要分为四 合作，重新开展对月球的探测[1--3J。 自发射第一台不 部分： 载人月球探测卫星 (CE1)起，我国科学工作者对其传 (1)来 自太 阳宇宙射 线 (SolarCosmicRays， 回的大量数据进行了分析处理，得到了月表部分关键 SCRs)。由于太阳 射线呈间歇性，且辐射量低[一引， 元素的特征 谱线 4。。 在本模型中不予考虑。 根据特征 射线分布准确确定月球表面元素分 f21空间宇宙射线本底。主要是空间高能宇宙射 布以及计算其丰度，需要知道 射线的来源、产生机 线f主要是高能质子)在卫星和探测器周边物质簇射