阿爾法粒子X射線光譜儀
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| 阿爾發粒子X射線光譜儀（左上）；安裝在旅居者號背面的阿爾發粒子X射線光譜儀（右圖）；火星科學實驗室好奇號上帶標尺的阿爾法粒子X射線光譜儀（左下）。 | |||
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阿爾發粒子X射線光譜儀（alpha particle X-ray spectrometer），英文簡稱「APXS」，是一種光譜儀，用於分析散發α粒子樣品以及受α粒子或X射線照射後，反射X射線熒光的樣品元素成分[1]。這種分析樣品元素構成的方法最常用於航天任務，因為航天任務要求探測設備重量輕、體積小、功耗低。其他方法（如質譜法）速度更快，不需使用放射性物質，但需要更大的設備和更高的功耗。「阿爾法質子X射線光譜儀」是一種變型光譜儀，例如安裝在探路者任務上的阿爾法質子X射線光譜儀也能探測質子。
多年來，這種儀器的幾種改進型，如不帶X射線的阿爾發粒子光譜儀（APS）或阿爾發質子X射線光譜儀（APXS）已應用於：勘測者5-7號[2]、火星探路者號[3]、火星96[4]、火星探測漫遊者[5]、福玻斯計劃[6]、火星科學實驗室和菲萊彗星着陸器等[7][8]。APS/APXS設備也將應用於包括錢德拉揚2號月球車在內的未來幾項任務中[9]
放射源[編輯]
阿爾發粒子X射線光譜儀採用α粒子、質子和X射線等多種輻射形式，α粒子、質子和X射線都是不穩定原子在放射性衰變過程中所發射的。α粒子的一種常見來源是鋦244，它放射能量為5.8兆電子伏特的粒子；而鈈240在衰變過程中會輻射出14和18千電子伏特的X射線。火星探測車搭載的光譜儀所用輻射源是強度約為30毫居里（1.1吉貝克）的鋦244.[10]。
α粒子[編輯]
如果某些具有一定能量的阿爾法粒子與原子核碰撞，它們就會被反射到探測器。在接近180°角度內的盧瑟福背散射物理定律完全遵守能量守恆和線性動量守恆，使得計算被阿爾法粒子擊中的原子核質量成為可能。
輕元素吸收阿爾法粒子更多的能量，而重原子核則幾乎以阿爾法粒子相同的能量反射。散射的α粒子能譜顯示，初始α粒子的峰值從25%到近100%，該光譜可用於測定樣品的成分，尤其是較輕的元素成分。低反向散射率使得需要長時間的照射，大約需要10小時。
質子[編輯]
部分α粒子會被原子核吸收，[α，質子]過程將產生出具有一定能量，可探測到的質子，使用這種方法可檢測鈉、鎂、矽、鋁和硫等。此方法僅用於火星探路者上的阿爾發粒子X射線光譜儀，對於火星探測車上的質子探測器，則被第二種阿爾法粒子傳感器取代，所以它也被稱為阿爾發粒子X射線光譜儀。
X射線[編輯]
阿爾法粒子也能激射出原子內殼層（K和L殼層）電子，產生的空位將由外殼層的電子來填充，從而產生出一種獨特的X射線輻射。這一過程被稱為「粒子誘導X射線輻射」，相對容易檢測，對較重的元素具有最佳的靈敏度和解像度。
專用設備[編輯]
- 「阿爾發-X」，用於福玻斯1號和2號長壽型自動站登陸器[6][11]；
- 「阿爾法」，用於德國、俄羅斯和美國合作的火星96着陸器[12]；
- 「阿爾法質子X射線光譜儀」，馬克斯·普朗克學會和芝加哥大學為火星探路者號設計[13]；
- 「阿爾法粒子X射線光譜儀」，用於」勇氣號「(MER-A) 和」機遇號 (MER-B)「火星車[14][15]；
- 「阿爾法粒子X射線光譜儀」，用於火星科學實驗室的「好奇號」火星車，好奇號阿爾法粒子X射線光譜儀的首席研究員為加拿大安大略省圭爾夫大學物理學家拉爾夫·蓋勒特（Ralf Gellert）。該台設備由加拿大航天局開發和資助，其運作也得到圭爾夫和美國宇航局的支持[16]；
- 「阿爾法粒子X射線光譜儀」，用於菲萊登陸器，歐洲航天局的這架着陸器搭載在羅塞塔號上，主要用來研究丘留莫夫－格拉西緬科彗星[7]。
圖集[編輯]
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火星上的「博南扎國王」岩（Bonanza King）-用除塵工具清潔過（2014年8月17日）。 -
火星上的「博南扎國王」岩- 除塵並初步鑽探（2014年9月11日）。 -
火星上的「博南扎國王」岩-由於岩石鬆動，停止鑽探（2014年9月11日）。 -
火星上的「博南扎國王」岩--阿爾發粒子X射線光譜分析（好奇號漫遊車，2014年9月11日）。
參引文獻[編輯]
- ^ Economou, T.E.; Turkevich, A.L.; Sowinski, K.P.; Patterson, J.H.; Franzgrote, E.J. The Alpha-Scattering Technique of Chemical Analysis. Journal of Geophysical Research. 1970, 75 (32): 6514. Bibcode:1970JGR....75.6514E. doi:10.1029/JB075i032p06514.
- ^ Patterson, J.H.; Franzgrote, E.J.; Turkevich, A.L.; Anderson, W.A.; Economou, T.E.; Griffin, H.E.; Grotch, S.L.; Sowinski, K.P. Alpha-scattering experiment on Surveyor 7 - Comparison with Surveyors 5 and 6. Journal of Geophysical Research. 1969, 74 (25): 6120–48. Bibcode:1969JGR....74.6120P. doi:10.1029/JB074i025p06120.
- ^
R. Rieder; H. Wänke; T. Economou; A. Turkevich. Determination of the chemical composition of Martian soil and rocks:The alpha proton X ray spectrometer. Journal of Geophysical Research. 1997, 102 (E2): 4027–4044. Bibcode:1997JGR...102.4027R. doi:10.1029/96JE03918
.
- ^ Rieder, R.; Wanke, H.; Economou, T. An Alpha Proton X-Ray Spectrometer for Mars-96 and Mars Pathfinder. American Astronomical Society. 1997, 28: 1062. Bibcode:1996DPS....28.0221R.
- ^
R. Rieder; R. Gellert; J. Brückner; G. Klingelhöfer; G. Dreibus; A. Yen; S. W. Squyres. The new Athena alpha particle X-ray spectrometer for the Mars Exploration Rovers. Journal of Geophysical Research. 2003, 108 (E12): 8066. Bibcode:2003JGRE..108.8066R. doi:10.1029/2003JE002150 .
- ^ 6.0 6.1 Hovestadt, D.; Andreichikov, B.; Bruckner, J.; Economou, T.; Klecker, B.; Kunneth, E.; Laeverenz, P.; Mukhin, L.; et al. In-Situ Measurement of the Surface Composition of the Mars Moon Phobos: The Alpha-X Experiment on the Phobos Mission. Abstracts of the Lunar and Planetary Science Conference. 1988, 19: 511. Bibcode:1988LPI....19..511H.
- ^ 7.0 7.1 http://www.uni-mainz.de/ （頁面存檔備份，存於互聯網檔案館）, Johannes Gutenberg Universität Mainz, Alpha particle x-ray spectrometer developed in Mainz to be used on comet Churyumov–Gerasimenko （頁面存檔備份，存於互聯網檔案館）, 10 April 2014
- ^ Alpha Proton X-ray Spectrometer (APXS) - Mission Name: Philae. NASA. 26 August 2014 [2021-08-27]. （原始內容存檔於2021-08-27）.
- ^ 。 Payloads for Chandrayaan-2 Mission Finalised. isro.gov.in. Indian Space Research Organisation. 2010-08-30 [2012-08-07]. （原始內容存檔於15 October 2012）.
- ^ unknown. Alpha Particle X-Ray Spectrometer (APXS) (2 pages) (PDF). [2021-08-27]. （原始內容存檔 (PDF)於2006-03-02）.
- ^ JPL QuickLook - Phobos 1, 2
- ^ SMALL AUTONOMOUS STATIONS - Mars 96. [2021-08-27]. （原始內容存檔於2012-08-22）.
- ^ Mars Pathfinder Instrument Descriptions - NASA. [2021-08-27]. （原始內容存檔於2016-04-20）.
- ^ ATHENA - Cornell University. [2021-08-27]. （原始內容存檔於2018-11-28）.
- ^ Mars Exploration Rovers: Spacecraft: Surface Operations: Instruments: Alpha Particle X-Ray Spectrometer (APXS). NASA JPL. [2021-08-27]. （原始內容存檔於2010-11-30）.
- ^ NASA - Alpha Particle X-ray Spectrometer (APXS)
外部連結[編輯]
維基共享資源上的相關多媒體資源：阿爾法粒子X射線光譜儀- H. Wänke; J. Brückner; G. Dreibus; R. Rieder; I. Ryabchikov. Chemical Composition of Rocks and Soils at the Pathfinder Site. Space Science Reviews. 2001, 96 (1/4): 317–330. doi:10.1023/A:1011961725645.
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