空间X射线探测器在轨本底处理方法研究

In-orbit background analysis is necessary in data analysis and processing for space X-ray detectors. It is also one of the most important factors affecting scientific analysis results. This project will focus on the in-orbit background analysis method, and aims to develop the space background simulation tools and in-orbit background reduction method with uncertainty for X-ray detectors. This project base on the first space X-ray detector in China, Hard X-ray Modulation Telescope (HXMT). We will take full advantage of the special design of HXMT, i.e. the small FOV detector, the large FOV detector and the covered FOV detectors, to establish the method of in-orbit background subtraction. Moreover, by comparison with the general “empirical function” method, determine the best method for HXMT. This will be achieved through background simulation, drawing up the in-orbit background observation program, in-orbit background observation data analysis and processing, establishing background estimation method, etc. The research contents, processing, methods and conclusion in this project will not only apply to the in-orbit background subtraction for HXMT, but also could simply transplant the simulation tools into following space projects and offer a set of experience for them.

在轨本底研究是空间X射线探测器数据分析中的必要环节，是影响物理分析结果和科学目标是否能够实现的重要因素。本项目针对在轨本底处理方法展开研究，拟建立一套适用于空间X射线探测器的空间本底模拟工具和在轨本底处理方法，并确定出这些方法扣除本底的精度。本项目的研究基于我国第一颗空间X射线探测器，硬X射线调制望远镜(HXMT)。我们将充分利用HXMT独特的全遮挡探测器和大小视场探测器设计，分析在轨观测时的本底处理方法及精度，并与空间X射线探测器通常使用的模型法扣除本底的能力进行比较，确定HXMT适用的方法。该项目研究拟包括随轨道、时间变化的本底模拟、在轨观测方案制定、在轨本底数据分析、本底估计方法确定和误差分析等环节。本项目研究的内容、过程、方法，不单单适用于当前在研的HXMT，更是为我国后续的其它空间天文项目提供了空间本底模拟的工具和在轨本底处理分析的经验。

在轨本底研究是空间X射线探测器数据分析中的必要环节，是影响物理分析结果和科学目标是否能够实现的重要因素。本项目基于我国第一颗空间X射线探测器，硬X射线调制望远镜(HXMT)，针对在轨本底处理方法展开研究，拟建立一套适用于空间X射线探测器的空间本底模拟工具和在轨本底处理方法，并确定出这些方法扣除本底的精度。我们构建了一套空间X射线探测器模拟工具，HXMT的模拟结果和在轨实测结果一致。HXMT在轨本底观测数据验证了利用偏差因子和盲探测器估计其它单体本底的有效性，根据在轨数据，已有初步的在轨本底估计结果。编写完成了HXMT本底估计软件。在本项目的执行过程中，我们通过模拟、理论分析等手段展开在轨本底的预先研究，在此过程中累积了对空间辐射环境的认识，掌握了空间探测器辐照模拟的工具，并将空间辐射环境和空间探测器模拟推广应用到了SVOM、GECAM等其它空间项目上去。本项目对HXMT的本底模拟，为科学目标观测计划的制定提供了依据。本项目中模拟研究和后期观测数据分析验证的结合，也将提高我们对空间探测器在轨运行时所受空间环境影响的认识，并且增长对在轨空间辐射模拟研究的能力。从而不仅解决了当前 HXMT 的在轨本底分析问题，也为以后的空间项目的研究打下了很好的基础。因此，从研究的内容、过程、方法、开发的工具等方面来看，本项的研究对我国后续的空间天文项目都将有重要的参考和应用价值。本项目研究过程中发表论文~5篇，其中带基金标识号的3篇。