Рентгеновский спектрометр альфа-частиц
- APXS также является аббревиатурой инструмента AP ache e X ten S ion, расширения для веб-серверов Apache .
( Рентгеновский спектрометр альфа-частиц APXS ) — это спектрометр , который анализирует состав химических элементов образца на основе рассеянных альфа-частиц и флуоресцентных рентгеновских лучей после облучения образца альфа-частицами и рентгеновскими лучами от радиоактивных источников. [ 1 ] Этот метод анализа элементного состава образца чаще всего используется в космических миссиях, где требуется малый вес, малые размеры и минимальное энергопотребление. Другие методы (например, масс-спектрометрия ) работают быстрее и не требуют использования радиоактивных материалов, но требуют более крупного оборудования и большей мощности. Разновидностью является альфа-протонный рентгеновский спектрометр , такой как в миссии Pathfinder , который также обнаруживает протоны .
За прошедшие годы было запущено несколько модифицированных версий приборов этого типа, таких как APS (без рентгеновского спектрометра) или APXS: Surveyor 5-7 , [ 2 ] Марсианский следопыт , [ 3 ] Марс 96 , [ 4 ] Марсоход , [ 5 ] Фобос , [ 6 ] Марсианская научная лаборатория и спускаемый аппарат на комету «Филы» . [ 7 ] [ 8 ] Устройства APS/APXS будут включены в несколько предстоящих миссий, включая Chandrayaan-2 луноход . [ 9 ]
Источники
[ редактировать ]В APXS используются несколько форм излучения. К ним относятся альфа-частицы , протоны и рентгеновские лучи . Альфа-частицы, протоны и рентгеновские лучи испускаются при радиоактивном распаде нестабильных атомов. Распространенным источником альфа-частиц является кюрий-244 . Он испускает частицы с энергией 5,8 МэВ . Рентгеновские лучи с энергией 14 и 18 кэВ испускаются при распаде плутония-240 . Полезная нагрузка марсохода «Афина » использует кюрий-244 с силой источника примерно 30 милликюри (1,1 ГБк ). [ 10 ]
Альфа-частицы
[ редактировать ]
Некоторые из альфа-частиц определенной энергии рассеиваются обратно в детектор, если они сталкиваются с атомным ядром. Физическими законами резерфордовского обратного рассеяния на угол, близкий к 180°, являются сохранение энергии и сохранение погонного момента . Это дает возможность вычислить массу ядра, в которое попала альфа-частица.
Легкие элементы поглощают большую часть энергии альфа-частицы, тогда как альфа-частицы отражаются от тяжелых ядер почти с такой же энергией. В энергетическом спектре рассеянной альфа-частицы наблюдаются пики от 25% до почти 100% исходных альфа-частиц. Этот спектр позволяет определить состав образца, особенно по более легким элементам. Низкая скорость обратного рассеяния делает необходимым длительное облучение, примерно 10 часов.
Протоны
[ редактировать ]Некоторые из альфа-частиц поглощаются атомными ядрами. Процесс [альфа,протон] производит протоны определенной энергии, которые обнаруживаются. натрий , магний , кремний , алюминий и серу Этим методом можно обнаружить . Этот метод использовался только в Mars Pathfinder APXS. В марсоходах для исследования Марса детектор протонов был заменен вторым датчиком альфа-частиц. Поэтому его еще называют рентгеновским спектрометром альфа-частиц.
рентген
[ редактировать ]Альфа-частицы также способны выбрасывать электроны из внутренней оболочки (K- и L-оболочки) атома. Эти вакансии заполняются электронами из внешних оболочек, что приводит к излучению характеристического рентгеновского излучения. Этот процесс называется рентгеновским излучением, индуцированным частицами , его относительно легко обнаружить, и он имеет лучшую чувствительность и разрешение для более тяжелых элементов.
Конкретные инструменты
[ редактировать ]- Alpha-X для спускаемого аппарата DAS на Фобос-1 и Фобос-2. [ 6 ] [ 11 ]
- АЛЬФА для спускаемых аппаратов Марса 96. Сотрудничество Германии, России и США. [ 12 ]
- Альфа-протонный рентгеновский спектрометр для Mars Pathfinder Института Макса Планка и Чикагского университета . [ 13 ]
- Рентгеновский спектрометр альфа-частиц для Spirit (MER-A) и Opportunity (MER-B) марсоходов . [ 14 ] [ 15 ]
- Рентгеновский спектрометр альфа-частиц , для любопытства (MSL). Главным исследователем Curiosity APXS является Ральф Геллерт , физик из Университета Гвельфа в Онтарио , Канада. Он был разработан и профинансирован Канадским космическим агентством , а операции также поддерживаются Гвельфом и космическим управлением США. [ 16 ]
- Рентгеновский спектрометр альфа-частиц для Philae , спускаемого аппарата Европейского космического агентства , прикрепленного к Rosetta , для изучения кометы 67P/Чурюмова-Герасименко . [ 7 ]
Галерея
[ редактировать ]-
Камень « Bonanza King » на Марсе – очищен с помощью « Dust Removal Tool » (17 августа 2014 г.). -
Камень « Король Бонанзы » на Марсе – очищен от пыли и первоначально пробурен (11 сентября 2014 г.). -
Камень « Король Бонанзы » на Марсе - бурение остановлено из-за расшатывания породы (11 сентября 2014 г.). -
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Эконому, TE; Туркевич А.Л.; Совински, КП; Паттерсон, Дж. Х.; Францгроте, Э.Дж. (1970). «Техника химического анализа альфа-рассеяния». Журнал геофизических исследований . 75 (32): 6514. Бибкод : 1970JGR....75.6514E . дои : 10.1029/JB075i032p06514 .
- ^ Паттерсон, Дж. Х.; Францгроте, Э.Дж.; Туркевич А.Л.; Андерсон, Вашингтон; Эконому, TE; Гриффин, HE; Гротч, СЛ; Совинский, КП (1969). «Эксперимент по альфа-рассеянию на Surveyor 7 - сравнение с Surveyors 5 и 6». Журнал геофизических исследований . 74 (25): 6120–48. Бибкод : 1969JGR....74.6120P . дои : 10.1029/JB074i025p06120 .
- ^ 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 (Е2): 4027–4044. Бибкод : 1997JGR...102.4027R . дои : 10.1029/96JE03918 .
- ^ Ридер, Р.; Ванке, Х.; Эконому, Т. (1997). «Альфа-протонный рентгеновский спектрометр для Марса-96 и Mars Pathfinder». Американское астрономическое общество . 28 : 1062. Бибкод : 1996ДПС....28.0221Р .
- ^ Р. Ридер; Р. Геллерт; Й. Брюкнер; Г. Клингельхёфер; Г. Дрейбус; А. Йен; SW Сквайрс (2003). «Новый рентгеновский спектрометр альфа-частиц Athena для марсоходов» . Журнал геофизических исследований . 108 (E12): 8066. Бибкод : 2003JGRE..108.8066R . дои : 10.1029/2003JE002150 .
- ^ Jump up to: а б Ховестадт, Д.; Андрейчиков, Б.; Брукнер, Дж.; Эконому, Т.; Клекер, Б.; Куннет, Э.; Лаверенц, П.; Мухин Л.; и др. (1988). «Измерение состава поверхности спутника Марса Фобоса на месте: эксперимент Альфа-X в рамках миссии Фобос». Тезисы докладов конференции по лунным и планетным наукам . 19 : 511. Бибкод : 1988LPI....19..511H .
- ^ Jump up to: а б http://www.uni-mainz.de/ , Университет Йоханнеса Гутенберга в Майнце, Рентгеновский спектрометр альфа-частиц, разработанный в Майнце для использования на комете Чурюмова-Герасименко , 10 апреля 2014 г.
- ^ «Альфа-протонный рентгеновский спектрометр (APXS) – название миссии: Philae» . НАСА . 26 августа 2014 г.
- ^ «Полезная нагрузка для миссии Чандраян-2 завершена» . isro.gov.in. Индийская организация космических исследований . 30 августа 2010 года. Архивировано из оригинала 15 октября 2012 года . Проверено 7 августа 2012 г.
- ^ неизвестный. «Рентгеновский спектрометр альфа-частиц (APXS) (2 страницы)» (PDF) .
- ^ Быстрый просмотр JPL - Фобос 1, 2
- ^ МАЛЫЕ АВТОНОМНЫЕ СТАНЦИИ - Марс 96
- ^ Описания инструментов Mars Pathfinder - НАСА
- ^ АФИНА - Корнельский университет
- ^ «Марсоходы для исследования Марса: Космические корабли: Наземные операции: Инструменты: Рентгеновский спектрометр альфа-частиц (APXS)» . Лаборатория реактивного движения НАСА .
- ^ НАСА - Рентгеновский спектрометр альфа-частиц (APXS)
Внешние ссылки
[ редактировать ]
СМИ, связанные с рентгеновским спектрометром альфа-частиц (APXS) на Викискладе? - Х. Ванке; Й. Брюкнер; Г. Дрейбус; Р. Ридер; И. Рябчиков (2001). «Химический состав горных пород и почв на стоянке Следопыт». Обзоры космической науки . 96 (1/4): 317–330. Бибкод : 2001ССРв...96..317Вт . дои : 10.1023/А:1011961725645 .
