中国成功研制“悟空”核心载荷BGO晶体

2015-12-21 14:47:00

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近日，我国首颗暗物质粒子探测卫星“悟空”成功发射升空。中科院上海硅酸盐研究所为该卫星的研制提供了初样和正样共计640根600厘米（mm）长的锗酸铋（BGO）晶体，为我国暗物质粒子探测卫星有效载荷的成功研制及其发射提供了重要保障。

该卫星是国际上已知观测能段范围最宽和能量分辨率最优的空间探测器，也是我国历史上首颗大型空间探测装置，卫星搭载的最核心载荷是“BGO量能器”，主要用于探测入射粒子的能量。

上海硅酸盐所陈俊锋博士表示，BGO晶体是与可能存在的暗物质粒子湮灭产物相互作用的直接媒介，如果将BGO量能器比作卫星探测暗物质的眼睛，那么BGO晶体就是卫星探测暗物质的“视网膜”。目前，BGO晶体在核医学、粒子物理、核物理、天体物理和石油测井等辐射探测领域有广泛应用，许多专家认为，制备60厘米的尺寸是“不可能完成的任务”。

科研人员历时两年终于解决了原料预处理、晶体生长、晶体加工及晶体性能测试等一系列关键技术问题，使上海硅酸盐所成为世界上能研制并量产这一长度BGO晶体的唯一供应商，并保持着BGO晶体长度方面的世界纪录。

同时，科研人员还研究了影响BGO晶体光透过和光响应均匀性的诸多因素，获得了创新性结果，为暗物质粒子探测卫星量能器晶体性能指标的确立和数据处理方案的确定作出了关键贡献。“由于晶体尺寸变大，使BGO两端读出电子学线路大大减少，使得量能器系统的可靠性得到成倍的提高，并降低量能器的能耗。”上海硅酸盐所博士陈俊锋说。