|
Документ взят из кэша поисковой машины. Адрес
оригинального документа
: http://hea.iki.rssi.ru/KVANT/ttm.html
Дата изменения: Wed Feb 18 14:45:34 2004 Дата индексирования: Mon Oct 1 19:55:58 2012 Кодировка: koi8-r Поисковые слова: sts-64 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
В 1987 модуль "Квант" с астрофизическими приборами был пристыкован к советской космической станции "Мир". Одним из приборов этой обсерватории, действующей до сих пор, является камера с кодированной апертурой, называемая COMIS (COded Mask Imaging Spectrometer) или TTM (Телескоп с Теневой Маской - в русскоязычной литературе это название употребляется чаще). Это первая (и в течение длительного времени единственная) камера с кодированной апертурой, запущенная в космос.
TTM (Телескоп с Теневой Маской) предназначен для исследования протяженных источников с построением изображения в рентгеновском диапазоне и измерения характеристик точечных источников в населенных участках небесной сферы в энергетическом диапазоне от 2 до 30 кэВ. Энергетическое разрешение 18-20% на энергии 6 кэВ, угловое разрешение 2 минуты дуги. Телескоп имеет сравнительно большое поле зрения: 15 на 15 градусов. Такое большое поле зрения для рентгеновских фотонов удалось получить благодаря применению принципа кодированной апертуры. На TTM установлена маска непериодического типа, которая показала большую чувствительность по сравнению с периодическими типами при больших полях зрения, хотя и хуже строит изображения из-за ошибок кодирования. Однако в основном эти ошибки могут быть учтены с удовлетворительной точностью.
Рентгеновское излучение от удаленного точечного источника падает на координатно - чувствительный детектор сквозь маску, расположенную на некотором расстоянии от детектора. Функция пропускания данной апертупной маски определяется псевдослучайным расположением отверстий, прозрачность близка к 50%. Положение тени маски на детекторе зависит от направления падающего пучка рентгеновского излучения, и, следовательно, от положения рентгеновского источника в поле зрения телескопа. Поэтому полный образ, регистрируемый детектором, является наложением смещенных теней от источников в поле зрения. Положение данных источников может быть восстановлено корреляцией полного наблюдаемого образа с функцией пропускания теневой маски. Наиболее прямым и простым способом восстановления изображения является кросс - корелляционный анализ образа маски и регистрируемого образа, или пошаговый сдвиг маски и регистрируемого образа, или пошаговый сдвиг маски по отношению к образу и запись для каждого шага полного числа отсчетов изображения, видимых сквозь маску. Шаг подобного "растрового сканирования" задается размером изображения элемента сканирования на детекторе, которое вместе с размером отверстия и расстоянием до апертурной маски определяет собственное угловое разрешение прибора. Взаимная юстировка маски и детектора в течение всего времени наблюдения должна сохраняться с точностью до небольшой доли элемента разрешения, а их абсолютное рассогласование может быть определено при полетной калибровке по известным источникам. Для точек растра, соответствующих положению рентгеновских источников, полное число видимых событии равняется числу отсчетов от данного источника плюс половина всех регистрируемых событий от всех источников в поле зрения. С другой стороны, для точек растра, не соответствующих источникам, записывается только половина событий от всех источников в поле зрения. Поэтому источник регистрируется на фоне от всех источников в поле зрения, включая самого себя.
При использовании газовой смеси из ксенона и метана при давлении 2 атм. эффективность регистрации пропорционального счетчика может достигать 10% на энергии 50 кэВ. Спектральная информация может быть получена в широком диапазоне от 2 до 50 кэВ, с типичным разрешением в 20% на энергии 6 кэВ. Возможность определения координат ограничена областью энергии до 30 кэВ.
Приборы для построения рентгеновских изображений на описанном принципе могут быть изготовлены с различным пространственным разрешением. Полное поле зрения определяется размерами маски и детектора и расстоянием между ними. Пространственное разрешение определяется координатным разрешением детектора, размерами элемента маски и расстоянием между детектором и маской. Предполагая координатное разрешение детектора равным 0.1 мм и расстояние от детектора до маски равным 1800 мм, угловое разрешение получится равным 2 минутам дуги. Используя детектор с рабочей площадью 30 х 30 см, мы получим поле зрения телескопа на половине высоты диаграммы направленности равным 10 градусам.
Детектор телескопа TTM, многопроволочный пропорциональный счётчик
Научные задачи ТТМ исходят из принципа мониторинга избранного участка неба (для инструмента, заполняющего интервал между приборами с небольшим полем зрения и мониторами всего неба) и схематично могут быть представлены так:
пространственно-разделённые одновременные наблюдения компактных рентгеновских источников в местах их скопления с высокой чуствительностью (т.е. мониторинг спектральной переменности в широком интервале временных масштабов);
обзор больших участков неба для регистрации появления рентгеновских транзиентных источников и сообщения о необходимости их дальнейшего изучения приборами с большей чувствительностью или в других энергетических диапазонах;
исследование густонаселённого участка неба в районе Галактического центра в отношении транзиентов, вспыхивающих источников и диффузного рентгеновского излучения.
| Тип детектора | Многопроволочный пропорциональный счётчик |
| Площадь детектора (=площади маски) | 256 X 256 кв. мм |
| Газ-наполнитель детектора | Xe (95%) + CO2 (5%) |
| Давление газа в детекторе | 1 атм |
| Рабочая площадь детектора | 540 кв. см |
| Расстояние от маски до детектора | 1846 мм |
| Полное поле зрения | 16 X 16 кв. градусов (0.06 срад) |
| Размер элемента маски | ~1 X 1 мм |
| Доля проницаемости маски | 0.5 |
| Угловая разрешающая способность на оси | 2 угл. мин. |
| Рабочий энергетический диапазон | 1.8-30 кэВ |
| Энергетическое разрешение (полуширина) | 18% на 6 кэВ |
Ко времени затопления станции "Мир" в 2001 году TTM находился на орбите 14 лет (!), и его работоспособность всё ещё оставалась близкой к номинальной. Телескоп ТТМ послужил прототипом при создании телескопа АРТ-П, установленного на российском спутнике "Гранат".
TTM - результат сотрудничества между Институтом
Космических Исследований в Москве (Россия), Лабораторией
Космических Исследований в Утрехте (Нидерланды) (см. также Coded
Mask Imaging Spectrometer) и Школой
Физики и Космических Исследований Бирмингемского Университета (Великобритания).
| Отд. астрофизики
высоких энергий, ИКИ.
Замечания и пожелания направляйте вебмастеру. Дата последних изменений : 11.12.2001. |