Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
APXS также является аббревиатурой для APache eXtenSion tool, расширения для веб-серверов Apache. Альфа-частичный рентгеновский спектрометр (APXS) – это спектрометр, анализирующий химический элементный состав образца по рассеянным альфа-частицам и флуоресцентному рентгеновскому излучению после облучения образца альфа-частицами и рентгеновскими лучами от радиоактивных источников. Этот метод анализа элементного состава образца наиболее часто используется в космических миссиях, где требуется малый вес, компактный размер и минимальное энергопотребление. Другие методы (например, масс-спектрометрия) быстрее и не требуют использования радиоактивных материалов, но нуждаются в более крупном оборудовании с повышенными требованиями к мощности. Существует также вариант – альфа-протонный рентгеновский спектрометр, как, например, в миссии Pathfinder, который дополнительно детектирует протоны. За прошедшие годы несколько модифицированных версий этого типа приборов, таких как APS (без рентгеновского спектрометра) или APXS, были использованы в миссиях: Surveyor 5 и 7, Mars Pathfinder, Mars 96, Mars Exploration Rover, Phobos, Mars Science Laboratory и посадочный модуль Philae на комету. Приборы APS/APXS будут включены в состав нескольких будущих миссий, в том числе в лунный ровер Chandrayaan 2.
APXS is also an abbreviation for APache eXtenSion tool, an extension for Apache web servers. An alpha particle X ray spectrometer (APXS) is a spectrometer that analyses the chemical element composition of a sample from scattered alpha particles and fluorescent X rays after a sample is irradiated with alpha particles and X rays from radioactive sources. This method of analysing the elemental composition of a sample is most often used on space missions, which require low weight, small size, and minimal power consumption. Other methods (e. g. mass spectrometry) are faster, and do not require the use of radioactive materials, but require larger equipment with greater power requirements. A variation is the alpha proton X ray spectrometer, such as on the Pathfinder mission, which also detects protons. Over the years several modified versions of this type of instrument such as APS (without X ray spectrometer) or APXS have been flown: Surveyor 5 7, Mars Pathfinder, Mars 96, Mars Exploration Rover, Phobos, Mars Science Laboratory and the Philae comet lander. APS/APXS devices will be included on several upcoming missions including the Chandrayaan 2 lunar rover.
Альфа-частицы
Некоторые альфа-частицы с заданной энергией рассеиваются обратно к детектору при столкновении с атомным ядром. Физические законы, определяющие рассеяние Резерфорда под углом, близким к 180°, – это закон сохранения энергии и закон сохранения импульса. Это позволяет вычислить массу ядра, в которое попала альфа-частица. Легкие элементы поглощают большую часть энергии альфа-частицы, в то время как альфа-частицы отражаются от тяжелых ядер почти с той же энергией. Энергетический спектр рассеянных альфа-частиц демонстрирует пики в диапазоне от 25% до почти 100% от начальной энергии альфа-частиц. Этот спектр позволяет определить элементный состав образца, особенно для легких элементов. Низкая интенсивность обратного рассеяния требует продолжительного облучения, около 10 часов.
Some of the alpha particles of a defined energy are backscattered to the detector if they collide with an atomic nucleus. The physical laws for Rutherford backscattering in an angle close to 180° are conservation of energy and conservation of linear momentum. This makes it possible to calculate the mass of the nucleus hit by the alpha particle. Light elements absorb more energy of the alpha particle, while alpha particles are reflected by heavy nuclei nearly with the same energy. The energy spectrum of the scattered alpha particle shows peaks from 25% up to nearly 100% of the initial alpha particles. This spectrum makes it possible to determine the composition of the sample, especially for the lighter elements. The low backscattering rate makes prolonged irradiation necessary, approximately 10 hours.
Протоны
Некоторые альфа-частицы поглощаются атомными ядрами. Процесс [альфа, протон] генерирует протоны с определенной энергией, которые регистрируются. Натрий, магний, кремний, алюминий и сера могут быть обнаружены этим методом. Этот метод использовался только в приборе APXS на Mars Pathfinder. Для марсоходов детектор протонов был заменен вторым датчиком альфа-частиц. Поэтому его также называют альфа-частичным рентгеновским спектрометром.
Some of the alpha particles are absorbed by the atomic nuclei. The [alpha,proton] process produces protons of a defined energy which are detected. Sodium, magnesium, silicon, aluminium and sulfur can be detected by this method. This method was only used in the Mars Pathfinder APXS. For the Mars Exploration Rovers the proton detector was replaced by a second alpha particle sensor. So it is also called alpha particle X ray spectrometer.
Рентгеновская
Альфа-частицы также способны выбивать электроны из внутренних оболочек (K и L оболочек) атома. Образующиеся вакансии заполняются электронами с внешних оболочек, что приводит к испусканию характеристического рентгеновского излучения. Этот процесс называется рентгеновской эмиссией, вызванной частицами, и его относительно легко обнаружить; он обладает наилучшей чувствительностью и разрешением для тяжелых элементов.
The alpha particles are also able to eject electrons from the inner shell (K and L shell) of an atom. These vacancies are filled by electrons from outer shells, which results in the emission of a characteristic X ray. This process is termed particle induced X ray emission and is relatively easy to detect and has its best sensitivity and resolution for the heavier elements.
Специальные инструменты
Альфа-Икс, для посадочных аппаратов DAS на Фобосе 1 и Фобосе 2. Альфа, для посадочных аппаратов "Марс-96". Сотрудничество между Германией, Россией и США. Альфа-протонный рентгеновский спектрометр для "Марс Pathfinder", разработанный Институтом Макса Планка и Чикагским университетом. Альфа-частичный рентгеновский спектрометр для марсоходов "Spirit" (MER A) и "Opportunity" (MER B). Альфа-частичный рентгеновский спектрометр для "Curiosity" (MSL). Главный исследователь APXS для "Curiosity" – Ральф Геллерт, физик из Университета Гюльфа в Онтарио, Канада. Он был разработан и профинансирован Канадским космическим агентством, а его эксплуатация также поддерживается Университетом Гюльф и космическим агентством США. Альфа-частичный рентгеновский спектрометр для "Philae", посадочного аппарата Европейского космического агентства, прикрепленного к аппарату "Rosetta" для изучения кометы 67P/Churyumov–Gerasimenko.
Alpha X, for DAS lander on Phobos 1 and Phobos 2. ALPHA, for Mars 96 landers. Collaboration between Germany, Russia, and USA. Alpha Proton X Ray Spectrometer, for Mars Pathfinder by the Max Planck Institute and the University of Chicago. Alpha Particle X ray Spectrometer, for Spirit (MER A) and Opportunity (MER B) Mars Exploration Rovers. Alpha Particle X ray Spectrometer, for Curiosity (MSL). The principal investigator for Curiositys APXS is Ralf Gellert, a physicist at the University of Guelph in Ontario, Canada. It was developed and funded by the Canadian Space Agency, with operations also supported by Guelph and United States' space administration. Alpha Particle X ray Spectrometer, for Philae, the European Space Agency's lander attached to Rosetta, to study the comet 67P/Churyumov–Gerasimenko.