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上海硅酸鹽所為我國暗物質粒子探測衛星研製出600mm長BGO晶體

  • 發佈時間:2016-01-30 07:32:00  來源:中國經濟網  作者:沈則瑾  責任編輯:羅伯特

  上海硅酸鹽所為我國暗物質粒子探測衛星研製出600mm長BGO晶體——

  為“悟空”添上火眼金睛

  經濟日報訊 (記者 沈則瑾)近日,我國成功發射了首顆暗物質粒子探測衛星“悟空”。“悟空”的火眼金睛上,有著由BGO晶體組成的“視網膜”,這一精密結構出自於中國科學院上海硅酸鹽研究所。

  據悉,“悟空”是目前國際上觀測能段範圍最寬和能量解析度最優的空間探測器,最核心載荷是由308根每根600mm長的BGO晶體和光電倍增管構成的BGO量能器。BGO晶體是與可能的暗物質粒子湮滅産物作用的直接媒介,如果把BGO量能器比作“悟空”的“眼睛”,BGO晶體則是“視網膜”。

  在“悟空”有效載荷的設計中,衛星研製團隊綜合考慮高整合度、低功耗和高可靠性等苛刻要求後,最終確定採用308根25×25×600mm長BGO晶體的可行性設計。作為“悟空”有效載荷BGO量能器的唯一候選探測材料,該尺寸晶體的研製和量産是BGO量能器乃至衛星系統研製成功的基本前提之一。但此前,國際上已知最長的BGO晶體僅為400mm。更長尺寸BGO晶體的生長是對晶體製備科學和技術的全新挑戰,不少業內專家甚至認為這是不可能完成的任務。

  從2011年6月起,由上海硅酸鹽所王紹華帶領的BGO研究組在國際上率先開展了600mm長BGO晶體的製備科學與技術研究。在兩年左右的持續研究與不斷嘗試中,科研人員逐步解決了原料處理、生長設備以及生長工藝等一系列關鍵技術與科學問題,先後實現了600mm長晶體的成功製備與量産,使上海硅酸鹽所成為全球能研製並量産該長度BGO晶體的唯一供應商,並保持著生長BGO晶體長度的世界紀錄。

  此外,海硅酸鹽所科研人員系統研究了影響BGO晶體光透過和光響應均勻性的諸多因素,獲得了創新性結果,為確立量能器晶體性能指標和確定數據處理方案作出了關鍵性貢獻,並申請了3項相關國家發明專利。率先發現宇宙高能電子“異常超出”的美國南極氣球實驗(ATIC)採用的BGO晶體也全部由此提供。

  上海硅酸鹽所將繼續保持在超長、高品質BGO晶體製備方面的全球領先優勢,為我國及世界粒子物理、核物理和天體物理等領域應用提供尺寸更大、品質更高、性能更優的BGO晶體。

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