[发明专利]一种基于X射线吸收的地面大气密度测量方法

说明书

本发明公开了一种基于X射线吸收的地面大气密度测量方法，所述方法包括：将X射线源和SDD探测器同轴放置，沿轴线移动SDD探测器的位置，根据设置SSD探测器的通道数，获取能谱计数，并对其进行能量标定、量子效率标定、死时间标定、发散角标定，获得标定后的能谱计数；X射线源发出X射线光子，根据X射线光子在大气中传输的辐射衰减，利用X射线光子计数的泊松统计性质得到泊松统计极大似然估计；对标定后的能谱计数和泊松统计极大似然估计进行贝叶斯估计，获得地面大气密度的估计值。

技术领域

本发明涉及空间探测技术领域，特别涉及一种基于X射线吸收的地面大气密度测量方法。

背景技术

地球中高层大气是地球大气层的过渡区域，上受太阳活动影响，下受地球低层大气和地磁活动影响，中高层大气结构及其变化规律是重要的科学问题。中高层地面大气密度是中高层大气结构的重要参数，中高层地面大气密度的测量对于研究中高层大气结构及其变化规律具有重要意义。此外，对于在跨大气层飞行的航天器和航空器，中高层地面大气密度是其气动力、热设计的重要输入参数，对其测试、使用具有重要意义。但是，对于中高层地面大气密度的测量，目前的技术手段相对缺乏。传统的大气密度测量手段如地基激光雷达，其典型测量高度为几十千米量级，卫星原位测量的高度为几百千米量级。而中高层地面大气密度的测量则需要能够覆盖几十千米至一百千米这一高度范围，但是，目前的现有技术并不能达到几十千米至一百千米这一高度范围。

本发明专利针对X射线掩星技术的地面试验验证，提出了一种基于X射线吸收的大气密度测量方法，目前，现有技术中并没有涉及针对X射线掩星技术地面试验验证的地面大气密度测量的测量方法或者探测技术。

发明内容

本发明的目的在于解决上述现有技术的不足，提供了一种基于X射线吸收的地面大气密度测量方法，该方法基于贝叶斯统计，得到地面大气密度的后验概率密度分布，不仅可以给出地面大气密度的最佳估计量，还可以给出地面大气密度的测量不确定度。

为了实现上述目的，本发明提出了一种基于X射线吸收的地面大气密度测量方法，所述方法包括：

将X射线源和SDD探测器同轴放置，沿轴线移动SDD探测器的位置，根据设置SSD探测器的通道数，获取能谱计数，并对其进行能量标定、量子效率标定、死时间标定、发散角标定，获得标定后的能谱计数；X射线源发出X射线光子，根据X射线光子在大气中传输的辐射衰减，利用X射线光子计数的泊松统计性质得到泊松统计极大似然估计；对标定后的能谱计数和泊松统计极大似然估计进行贝叶斯估计，获得地面大气密度的估计值。

作为上述方法的改进之一，所述方法具体包括：

步骤1)将X射线源和SDD探测器同轴放置，且二者之间的轴线距离范围为0-2m，分别记录X射线源和SDD探测器的坐标位置，并记为x₀和x₁，作为初始位置；

步骤2)沿步骤1)的轴线由近及远水平移动SDD探测器的位置，并依次记录每一次移动后的SDD探测器的位置坐标，记为x₂，x₃，…，x_n；其中，n为SDD探测器位置改变的次数；

步骤3)设置步骤2)中每一次移动后的SDD探测器的通道数，记录并保存每一次移动后的对应的能谱计数；

步骤4)对步骤3)中记录的能谱计数，选择两个特征峰进行能量标定，得到能量标定后的能谱计数；

步骤5)对步骤4)中的能量标定后的能谱计数进行死时间标定，得到死时间标定后的能谱计数；

步骤6)对步骤5)中的死时间标定后的能谱计数进行量子效率标定，得到量子效率标定后的能谱计数；

步骤7)对步骤6)中的量子效率标定后的能谱计数进行发散角标定，得到发散角标定后的能谱计数；