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【新民晚报】“悟空”的“视网膜”由申城研制 中科院上海硅酸盐研究所历时2年创造新世界纪录
2018-01-19 16:20:32 | 【 【打印】【关闭】

  本报讯 (记者 董纯蕾) 记者今天从中国科学院上海硅酸盐研究所获悉,“悟空”探测暗物质的“视网膜”——600毫米长的锗酸铋(Bi4Ge3O12,BGO)晶体,由该所成功实现制备和量产,创造了“世界最长BGO晶体”。而上海硅酸盐所,也成为世界上能研制并量产该长度BGO晶体的唯一供应商。

  什么是暗物质

  BGO晶体究竟是什么?科研人员介绍说,“暗物质是什么”是本世纪亟待回答的最基本科学问题之一,也是现代物理学界最久未揭开的谜团,按目前的理论分析,暗物质粒子可能湮灭后形成的产物,主要是高能电子和伽玛射线,而BGO晶体是与这些电子和射线发生作用的直接媒介。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均有非常广泛的应用。据介绍,暗物质探测卫星“悟空”,最核心的载荷是由308根BGO晶体和光电倍增管构成的BGO量能器,在约1410千克的卫星有效载荷中,824千克皆是BGO晶体,占比高达58%。其中,每根600毫米长BGO晶体,在两端各耦合1只光电倍增管,形成1个探测单元,308个探测单元以相邻两层、正交排列方式形成立体探测矩阵。所以,如果把BGO量能器比喻为卫星探测暗物质的“火眼金睛”,那么600毫米长的BGO晶体就仿佛这双眼的“视网膜”。

  保持世界纪录

  据了解,在卫星“悟空”有效载荷的初始设计方案中,BGO晶体的“个子”还没有这么高。卫星研制团队曾考虑采用576根25×25×300立方毫米的晶体来构筑BGO量能器,该尺寸更易制备,但在高集成度、低功耗和高可靠性等方面可能无法满足“悟空”的苛刻要求。所以,可行性设计最终确定:BGO晶体的“身高”翻倍至600毫米,数量减半至308根。然而,挑战也随之而来。国际上此前报道最长的BGO晶体仅400毫米长,许多业内专家甚至认为600毫米是不可能完成的任务。在中科院空间科技先导项目的支持下,从2011年6月起,上海硅酸盐研究所中试生产一线(BGO研究组)历时2年,解决了原料处理、生长设备、生长和加工工艺及晶体性能测试等一系列关键技术问题,先后实现了600毫米长晶体的成功制备和量产,而这一BGO晶体长度的世界纪录迄今仍未被打破。上海硅酸盐所在超长BGO晶体制备方面的技术目前堪称全球领先。据悉,率先发现宇宙高能电子“异常超出”的美国南极气球实验(ATIC)采用的BGO晶体,也全部由该生产线提供。

  《新民晚报》 (2015-12-18 A03:时政 要闻)

  文章链接:http://xmwb.xinmin.cn/xmwb/html/2015-12/18/content_3_3.htm

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