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      伽玛暴偏振探测仪(POLAR)是专门用于测量伽玛暴偏振的高灵敏度探测器,它是中国科学院高能物理研究所牵头,瑞士日内瓦大学、PSI、波兰核物理研究所参加的国际合作项目。 2013年8月完成POLAR初样的研制,转入正样研制。预期2014年完成正样研制,2015年随天宫实验室二号发射升空。 POLAR由偏振探测器(OBOX)和电控箱(IBOX)两个单机组成。其中,偏振探测器部分将安装于TG-2的舱外,用于伽玛暴的观测,其背对地球指向天空,可以有效地捕捉到伽玛暴爆发过程中产生的伽玛光子。电控箱将安装于TG-2的舱内,主要负责为偏振探测器提供低压电源、控制数据传输以及和卫星平台应用系统之间进行通讯等。OBOX和IBOX二者之间通过LVDS总线进行数据传输。 考虑到平台资源的限制,OBOX由25个探测单体、 一个中心触发模块(CT)以及高压供电模块(HVPS)和低压供电模块(HVPS)等组成。下图为OBOX的组成结构原理及实物。

OBOX

图1. OBOX模型和实物图电控箱(IBOX)主要由低压
供电模块和控制单元(控制主及控制备)两部分组成.

IBOX

图2.  IBOX模型和实物图

        偏振伽玛光子与探测物质发生康普顿(Compton)散射时,散射光子方位角的分布与入射伽玛光子的偏振方向和偏振度有关,POLAR就是利用这个效应实现伽玛光子偏振的测量。为了提高Compton散射的效率,选择密度小、低Z、化学和机械性质稳定的塑料闪烁体做探测器材料;采用位置灵敏光电倍增管收集信号。POLAR系统中选用的位置灵敏多阳极光电倍增管(MAPMT)具有有64个像素(或通道),在输出端有64个阳极,可输出64个像素(或通道)的信号。将64根塑料闪烁体棒组成8×8的探测器阵列,与一个多阳极光电倍增管耦合(每个像素读出一根塑料闪烁体棒的信号)组成一个探测器模块,POLAR探测器由25个探测模块组成的阵列构成。 每个前端电子学模块对应1个探测器模块,负责相应探测器模块的数据采集,单个探测模块结合前端电子学模块的示意图如下:

单体

图 3  探测模块与前端电子学模块图

       偏振探测器(OBOX)共有25个探测单体,每个探测单体由64根塑料闪烁体棒组成,塑料闪烁体棒为探测介质。能量为50~500 keV 的硬X射线/伽玛射线与塑料闪烁体之间主要发生Compton散射。入射的伽玛光子在探测器阵列的某一根塑料闪烁体棒中发生第一次Compton散射,产生的反冲电子在该闪烁体棒中沉积能量,散射后的光子在另外一根塑料闪烁体棒中发生第二次Compton散射或光电吸收作用而沉积能量,直到散射光子被完全吸收或者逃逸出整个探测器阵列。对于非偏振的伽玛光子来说,其散射后光子的方位角分布是各向同性的,而对于偏振伽玛光子来说,其散射后光子的方位角分布不是各向同性的,而是和入射伽玛光子的电场矢量有关。因此通过测量散射光子的方位角分布,便可以重建入射伽玛光子的偏振信息。

 

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