Lucy-Richardson迭代解谱在X射线荧光分析的应用

祝宇轩， 陆景彬， 赵晓帆， 刘晓艳， 崔苇苇， 李 炜， 王于仨， 吕中华，3， 陈 勇*

1. 吉林大学物理学院， 吉林 长春 130012 2. 中国科学院高能物理研究所， 北京 100049 3. 中国科学院大学， 北京 100049 4. 黑龙江大学核科学与技术学院， 黑龙江 哈尔滨 150080

引 言

电荷耦合器件(charge-coupled device， CCD)是一种广泛应用于天文、 摄影、 医学成像和能谱分析的探测器。 扫式电荷器件(swept charge device,SCD)是一种特殊类型的CCD探测器， 为了获取较快的电荷读出速度， SCD探测器忽略了光子的入射位置信息， 连续转移光子信号。 1999年， 英国的e2v公司研制了第一代SCD探测器CCD54[1]， 其被应用于SMART-1[2]和Chandrayaan-1[3]卫星。 为了满足硬X射线调制望远镜(the hard X-ray modulation telescope,HXMT)[4-5]低能X射线望远镜(low energy X-ray telescope,LE)[6]的技术要求， e2v公司联合LE项目组设计研发了新的一代SCD——CCD236。 CCD236探测器相比CCD54拥有更大的灵敏面积， 抗辐照性能更好[7]。 CCD236的观测能区为0.7～13.0 keV， 能量分辨率可以达到140.0 eV@ 5.9 keV@-70 ℃， 灵敏面积为4.2 cm2， 读出周期为1 ms[8]。

在HXMT发射之前， 对LE的CCD236探测器进行了详细的性能标定[9-10]， 包括对探测器能量-能道关系、 时间响应、 能量响应和点扩展函数的标定。 其中能量响应是能谱分析和解谱的关键。 光源的真实发射谱为F(E)， 探测器系统的输出能谱为S(C)， 它们之间可以通过如式(1)进行联系

S(C)=F(E)R(C,E)+n(C)

(1)

式(1)中， R(C,E)为探测器的能量响应矩阵(energyresponsematrix,RSP)， 它表示真实能量为E的光子的测量值落入到探测器能道C的概率分布。 n(C)为探测器系统的背景噪声。

CCD236探测器的RSP标定由高能物理研究所标定大厅的低能X射线标定装置(lowX-raycalibrationfacility,LXCF)[11]完成。 利用CCD236探测器对几种典型能量的单能X射线进行能谱测量， 然后通过二维插值的方式生成了观测能区内的RSP[12]， 如图2所示。……