改进的γ射线偏振测量方法研究

空间X/Gamma射线的偏振度及其能量相关性为人们了解高能天体的辐射机制和几何结构提供了关键信息，目前X/Gamma射线偏振测量是国际上高能天体物理领域的一个研究热点，根据X/Gamma射线和物质相互作用的特点，目前的研究主要集中在利用Compton效应设计Gamma射线偏振测量仪器。本项目研究基于Compton散射效应的Gamma射线偏振测量技术，利用最新的光电耦合器件改进传统设计，可以有效降低探测器耦合及机械加工难度，解决传统设计方案中存在的技术难题和固有缺陷，将现有方案的偏振测量灵敏度提高30%~50%。其研究成果将有可能为气球飞行观测计划或空间轨道观测计划提供关键的Gamma射线偏振测量技术。

本项目的研究目标是验证利用MPPC基于Compton效应的伽马射线偏振测量方案的可行性，取代现有的多阳极PMT方案。我们对核心部件MPPC、ASIC芯片做了详细研究，详细研究了MPPC的性能及空间应用的可行性；研究了ASIC的应用技术；用Geant4模拟研究了探测器的整体设计及单体设计，根据物理目标对探测器的构型、尺寸、包覆等各项参数进行了优化设计；搭建了部分偏振伽马射线源并进行了初步测试，符合理论预期。这些都是非常基础性的研究工作，基本达到了预期，验证了原初提出的MPPC方案的可行性。. 经过攻关，MPPC温度性能达到了和传统PMT相当的水平，小于0.5%/摄氏度，测定其抗辐照能力(约240Gy)可以满足近地轨道空间项目的需求。创新性的利用电荷泵电路作为MPPC的偏压源，并优化设计增强了其负载能力，实现了以低功耗电路满足了MPPC阵列多路读出的需求。验证了MPPC是可以用于空间伽马射线偏振仪器设计的。