基于光电效应的空间X射线偏振仪研究

X射线偏振是人们了解天体几何结构和辐射机制的重要手段，然而高灵敏度的X射线偏振探测一直是天体物理学中空白领域。近年来随着位置灵敏平面气体探测器的发展，基于光电效应的X射线偏振测量成为可能。以此为原理的X射线偏振探测器可以达到灵敏度1%甚至更高水平，从而能测量宇宙极端物理条件下X射线辐射中的偏振效应，进而可以测量空间磁场分布，验证广义相对论效应和基本物理理论。"X射线时变和偏振天文卫星（XTP）"已经列入中科院和中国科协发展规划，但是，国内还没有掌握其所需的X射线偏振探测技术。本项目将以位置灵敏平面气体探测技术为基础，研究基于光电效应的高灵敏度X射线偏振仪，完成原理性测试，解决其中的关键科学技术难题，完成可靠性设计，并针对空间环境进行优化。本项目的研究成果将为XTP和中国下一代空间高能天文望远镜提供关键的探测技术。

我们成功完成了任务书中的既定目标，不仅完成了基于光电效应的X射线偏振探测的原理实验，还在一些空间应用的工程问题上进行了探索，取得了一些成功经验。研究工作的主要成果可以归结为以下四个方面：1）.完成了探测器的物理设计和优化，通过模拟粒子相互作用，电子漂移、放大和收集等一系列过程，建立了电子径迹方向重建的最优化算法，获得了探测器的工作参数的最优化设计。2）.搭建了原理测试样机，成功实现了光电子径迹和偏振调制的测量，测量结果和模拟完全一致。3）.完成了16路高速低噪声ASIC前放芯片的设计、流片和测试，得到了设计预期的结果。 4）.在闭气型正比计数器的封装上获得一些技术突破，可研制出长期工作的闭气型正比计数器，为将来空间应用提供可能。这些成果将直接应用到我国未来的空间高能望远镜XTP的偏振探测器研制上。