高空觀測宇宙線

簡介

高空觀測宇宙線

運載高空觀測儀器的手段有飛機（飛行高度10～20千米）、氣球（飛行高度30～50千米，見彩圖）、火箭和人造衛星（遠離大氣層）。初級宇宙線（日地空間物理主要通過對它的研究）主要是各種原子核，研究中觀測的物理量主要是它們的電荷、速度、能量及其含量豐度以及它們與靶物質的核作用過程和截面等。一般用切倫科夫計數器、閃爍計數器或固體徑跡探測器測定粒子的速度和電荷，用量能器和徑跡室測量粒子的能量和次級粒子的徑跡。

圖1是一個在氣球上觀測初級宇宙線的例子。圖中1是氣體切倫科夫計數器,測量粒子能量；2和6是固體介質（1厘米厚塑膠和聚四氟乙烯）切倫科夫計數器，測量粒子電荷；3～5是由有機玻璃、鐵板和正比計數器組成的粒子描跡儀；7是由乳膠疊、X射線感光片和塑膠徑跡探測器片組成的量能器；8是閃爍計數器,與切倫科夫計數器聯合做記錄觸發並測量次級粒子爆。整個裝置觀測能量範圍為(2～100)×10電子伏。

處理

天體物理觀測內容包括天體發射的射線(主要是X、γ射線)強度及其隨時間的變化、能譜、射線源的位置和線度等。強度和能譜的測量,按能量的高低不同,常採用多絲正比室、半導體探測器、 閃爍計數器〔NaI（Tl）、CaI(Tl)〕、火花室和漂移室等加上金屬準直器組成射線望遠鏡。例如圖2是中國在氣球上觀測中子星X射線的望遠鏡。

主晶體CaI(Tl)用於探測中子星的硬X 射線（30～300千電子伏）、NaI(Tl)晶體用於禁止散射和反照的γ射線本底，塑膠閃爍體用於禁止帶電粒子，兩者均為主動式禁止，鉛錫銅的井型夾層和銅片準直器用於限制視場角和作被動式禁止，三種閃爍體的閃爍光都用同一個光電倍增管測量，用電子學脈衝形狀鑑別方法鑑別來自三種閃爍體的信號並做分別處理。測量的有用信號數位化後送到調頻系統，經調製發回地面接收，解調後送微型計算機處理。