Rentgenový spektrometr alfa částic - Alpha particle X-ray spectrometer

APXS je také zkratka pro APbolet eXdesetSiontový nástroj, rozšíření pro Apache webové servery.
MER APXS PIA05113.jpgZpět na Sojourner a jeho Alpha Proton X-Ray Spectrometer.png
MSL - Alpha Particle X-ray Spectrometer (APXS) .jpg
Rentgenový spektrometr alfa částic (vlevo nahoře), APXS v zadní části Mars Pathfinder Sojourner rover (že jo), MSL Zvědavost Rentgenový spektrometr alfa částic s pravítkem (vlevo dole).

An rentgenový spektrometr alfa částic (APXS) je spektrometr který analyzuje složení chemických prvků vzorku z rozptýleného částice alfa a fluorescenční Rentgenové záření po ozáření vzorku částicemi alfa a rentgenovými paprsky z radioaktivních zdrojů.[1] Tato metoda analýzy elementárního složení vzorku se nejčastěji používá u vesmírných misí, které vyžadují nízkou hmotnost, malou velikost a minimální spotřebu energie. Jiné metody (např. hmotnostní spektrometrie ) jsou rychlejší a nevyžadují použití radioaktivních materiálů, ale vyžadují větší zařízení s menšími požadavky na napájení. Varianta je rentgenový spektrometr alfa protonů, například na Pathfinder mise, který také detekuje protony.

V průběhu let bylo letecky převezeno několik upravených verzí tohoto typu přístroje, jako je APS (bez rentgenového spektrometru) nebo APXS: Zeměměřič 5-7,[2] Mars Pathfinder,[3] Mars 96,[4] Mars Exploration Rover,[5] Phobos,[6] Mars Science Laboratory a Přistávací kometa Philae.[7][8] Zařízení APS / APXS budou zahrnuta do několika nadcházejících misí včetně Chandrayaan-2 lunární rover.[9]

Zdroje

V APXS se používá několik forem záření. Obsahují částice alfa, protony, a Rentgenové záření. Alfa částice, protony a rentgenové paprsky jsou emitovány během radioaktivního rozpadu nestabilních atomů. Běžným zdrojem alfa částic je curium-244. Vyzařuje částice s energií 5,8 MeV. Rentgenové paprsky 14 a 18 keV jsou emitovány při rozpadu plutonium-240. The Mars Exploration Rovers „Užitečné zatížení Atheny využívá curium-244 se silou zdroje přibližně 30 tisíciletí (1.1 GBq ).[10]

Částice alfa

Sojourner provádí měření APXS Yogi Rock.

Některé z alfa částic definované energie jsou zpětně rozptýleny do detektoru, pokud se srazí s atomovým jádrem. Fyzikální zákony pro Rutherford zpětný rozptyl v úhlu blízkém 180 ° jsou uchování energie a zachování lineární hybnost. To umožňuje vypočítat hmotnost jádra zasaženého alfa částicemi.

Světelné prvky absorbují více energie částice alfa, zatímco částice alfa se odrážejí těžkými jádry téměř se stejnou energií. Energetické spektrum rozptýlených alfa částic ukazuje vrcholy od 25% do téměř 100% počátečních alfa částic. Toto spektrum umožňuje určit složení vzorku, zejména pro lehčí prvky. Nízká rychlost zpětného rozptylu vyžaduje prodloužené ozařování, přibližně 10 hodin.

Protony

Některé částice alfa jsou absorbovány atomovými jádry. Proces alfa, proton produkuje protony o definované energii, které jsou detekovány. Sodík, hořčík, křemík, hliník a síra lze touto metodou detekovat. Tato metoda byla použita pouze v Mars Pathfinder APXS. Pro Mars Exploration Rovers detektor protonů byl nahrazen druhým alfa částicovým senzorem. Nazývá se tedy také rentgenový spektrometr alfa protonů.

rentgen

Alfa částice jsou také schopné vysunout elektrony z vnitřního obalu (K- a L-obalu) atomu. Tato volná místa jsou vyplněna elektrony z vnějších skořápek, což vede k emisi charakteristického rentgenového záření. Tento proces se nazývá emise rentgenového záření vyvolané částicemi a je relativně snadno detekovatelný a má nejlepší citlivost a rozlišení pro těžší prvky.

Specifické nástroje

Galerie

Reference

  1. ^ Economou, T.E .; Turkevich, A.L .; Sowinski, K.P .; Patterson, J.H .; Franzgrote, E.J. (1970). „Alfa-Scattering Technique of Chemical Analysis“. Journal of Geophysical Research. 75 (32): 6514. Bibcode:1970JGR .... 75,6514E. doi:10.1029 / JB075i032p06514.
  2. ^ Patterson, J.H .; Franzgrote, E.J .; Turkevich, A.L .; Anderson, W.A.; Economou, T.E .; Griffin, HE; Grotch, S.L .; Sowinski, K.P. (1969). „Alfa-scattering experiment on Surveyor 7 - Comparison with Surveyors 5 and 6“. Journal of Geophysical Research. 74 (25): 6120–48. Bibcode:1969JGR .... 74,6120P. doi:10.1029 / JB074i025p06120.
  3. ^ R. Rieder; H. Wänke; T. Economou; A. Turkevich (1997). "Stanovení chemického složení marťanské půdy a hornin: alfa protonový rentgenový spektrometr". Journal of Geophysical Research. 102 (E2): 4027–4044. Bibcode:1997JGR ... 102.4027R. doi:10.1029 / 96JE03918.
  4. ^ Rieder, R .; Wanke, H .; Economou, T. (1997). „Alpha Proton X-Ray Spectrometer for Mars-96 and Mars Pathfinder“. Americká astronomická společnost. 28: 1062. Bibcode:1996 DPS ... 28.0221R.
  5. ^ R. Rieder; R. Gellert; J. Brückner; G. Klingelhöfer; G. Dreibus; A. Yen; S. W. Squyres (2003). „Nový rentgenový spektrometr alfa částic Athena pro Mars Exploration Rovers“. Journal of Geophysical Research. 108 (E12): 8066. Bibcode:2003JGRE..108,8066R. doi:10.1029 / 2003JE002150.
  6. ^ A b Hovestadt, D .; Andreichikov, B .; Bruckner, J .; Economou, T .; Klecker, B .; Kunneth, E .; Laeverenz, P .; Mukhin, L .; et al. (1988). „Měření povrchového složení povrchových složení Mars Moon Phobos: Experiment Alpha-X na misi Phobos“. Abstrakty konference o lunární a planetární vědě. 19: 511. Bibcode:1988LPI .... 19..511H.
  7. ^ A b http://www.uni-mainz.de/, Johannes Gutenberg Universität Mainz, Rentgenový spektrometr alfa částic vyvinutý v Mainzu pro použití na kometě Churyumov – Gerasimenko, 10. dubna 2014
  8. ^ „Rentgenový spektrometr Alpha Proton (APXS) - název mise: Philae“. NASA. 26. srpna 2014.
  9. ^ „Užitečné zatížení mise Chandrayaan-2 dokončeno“. isro.gov.in. Indická organizace pro vesmírný výzkum. 30. srpna 2010. Archivovány od originál dne 15. října 2012. Citováno 7. srpna 2012.
  10. ^ neznámý. „Alpha Particle X-Ray Spectrometer (APXS) (2 stránky)“ (PDF).
  11. ^ JPL QuickLook - Phobos 1, 2
  12. ^ MALÉ AUTONOMNÍ STANICE - Mars 96
  13. ^ Popis přístroje Mars Pathfinder - NASA
  14. ^ ATHENA - Cornell University
  15. ^ „Mars Exploration Rovers: Spacecraft: Surface Operations: Instruments: Alpha Particle X-Ray Spectrometer (APXS)“. NASA JPL.
  16. ^ NASA - Alpha Particle X-ray Spectrometer (APXS)

externí odkazy