硬X射线探测器地面标定装置HXCF 受访者供图

　　6月15日，我国首颗硬X射线调制望远镜卫星“慧眼”成功搭载长征四号乙火箭发射升空。“慧眼”将实现1—250千电子伏特能区的X射线巡天，用于研究黑洞、脉冲星及伽马射线暴，发现新天体或已知天体的新活动。

　　“慧眼”携带了高能、中能和低能三种望远镜，实现X射线探测全覆盖。其中高能望远镜的设计能区为20-250千电子伏特，其主要载荷为18个复合晶体探测器，这些探测器也正是“慧眼”的眼睛。探测器的能量分辨率、探测效率、均匀性等关键性能参数需要在发射前在地面进行标定给出，否则入轨后将无法准确实现由观测数据到真实天文对象的反演。

　　给探测器“标刻度”

　　“没有经过标定的探测器，就像是没有刻度线的尺子，当接收到X射线时，无法准确确定入射X射线光子的能量及数量。而开展地面标定实验，相当于给探测器刻上了精密的刻线，让它能精准地测出入射光子的信息，给相关天体物理科学研究提供准确、有价值的观测数据。”“慧眼”高能望远镜主任设计师、中科院高能所刘聪展向科技日报记者解释道。

　　2011年，承担“慧眼”有效载荷研制工作的中科院高能所找到了中国计量院电离所，希望开展合作研究，解决X射线天文卫星探测器标定技术难题。经过近3年的努力，双方从无到有，联合建立了国内首套硬X射线探测器地面标定装置HXCF。

　　指标优于国外

　　“该装置提供的单能X射线能量范围达15—180千电子伏特，上限180千电子伏特为国际同类装置的最高水平，并首次解决了X射线注量测量与量值溯源的难题。”中国计量院研究员吴金杰介绍道。所谓X射线注量测量，是指测量出单位时间内单位面积上有多少光子通过。通过将测出的X射线注量和卫星探测器探测到的计数进行比对，就能了解探测器的探测效率。

　　据介绍，2015年，中国计量院和中科院高能所研制的硬X射线探测器地面标定装置HXCF与意大利费拉拉大学的标定装置LARIX进行了国际比对，HXCF无论在能量范围、注量测量以及光源稳定性等指标上都优于意方的LARIX。费拉拉大学为国际知名天文学研究机构，在空间X射线探测仪器研制、地面标定及相关科学研究方面都具有丰富的经验，具有除我国之外全世界能量最高的硬X射线探测器专用标定装置LARIX。

　　在硬X射线探测器地面标定装置研制成功的基础上，中科院高能所和中国计量院研究团队合作完成了对“硬X射线调制望远镜”卫星18个装星用的复合晶体探测器和6个备用探测器的能量线性、能量分辨率、探测效率和均匀性等关键参数的地面标定实验，共计1200机时。

　　监测“慧眼”长期在轨状态

　　“慧眼”设计寿命4年，入轨后，将在空间环境下长期运行，探测器的表现会和在地面上时一样吗？为了监测“慧眼”长期在轨运行状态，中国计量院和中科院高能所基于放射性活度计量技术，为“慧眼”研制了18枚活度在豁免水平的在轨标定源，保障卫星在轨运行期间的性能稳定。

　　“一方面，空间环境毕竟和地面环境不一样，另外随着探测器的长期工作，可能会出现老化现象，这些因素都可能导致探测器性能指标的漂移。因此，我们和高能所合作研制了在轨标定放射源，随时都可以对探测器的性能指标进行监测，并以此为依据及时对相关参数进行调整，确保探测器在轨运行期间性能指标的稳定性。”标定源研制负责人、中国计量院梁珺成介绍道。

　　在吴金杰看来，硬X射线探测器地面标定装置项目的完美收官只是一个起点，未来中国计量院还将继续拓展单能X射线量子计量研究方向，不断扩展单能X射线能量范围、研制X射线量子探测器，以支撑我国X射线天文学、暗物质寻找等基础前沿研究工作快速发展。

　　（原载于《科技日报》 2017-06-22 05版）