趙劍錕 陳爽 蔣越 甘媛

摘 要：采用伽瑪射線譜儀來探測行星表面的物質(zhì)成分是一種常規(guī)的手段。為了準確獲取月表的元素分布特征，需要對伽瑪能譜數(shù)據(jù)進行處理。從伽瑪能譜數(shù)據(jù)的方面出發(fā)，提出采用SNIP方法對伽瑪能譜數(shù)據(jù)進行本底扣除，獲得了月球表面Th的分布特征，并且與美國的月球勘探者伽瑪射線譜儀（LP-GRS）進行比較，結果表明， 其分析特征基本一致，同時也存在一些差異。

關鍵詞：SNIP；月球伽馬能譜；Th分布

中圖分類號：O657.35 文獻標識碼：A

通過嫦娥一號的有效載體伽瑪射線譜儀獲取月球表面的數(shù)據(jù)為我國科學界研究月表的物質(zhì)組成與分布特征提供了有力的支撐，目前對有關嫦娥一號的伽馬能譜數(shù)據(jù)的處理方法以及處理的結果進行了研究，并且得到很好的成果。目前對嫦娥一號的數(shù)據(jù)和嫦娥二號獲取的數(shù)據(jù)進行深部挖掘，對我國進一步開展探月工作有重要的意義。

“阿波羅”及“月球勘探者”中使用的伽馬能譜儀，對月球表面的數(shù)十種元素的局部和全月的分布情況進行了分析，本文通過引用SNIP方法對月球伽馬能譜數(shù)據(jù)進行處理，并且對實驗的結果予以了討論，將Th的分布特征與LP-GRS的數(shù)據(jù)進行了比較。

1理論依據(jù)

Morhac 在Ryan等提出的SNIP算法的基礎上提出了改進，采用LLS運算符對譜線的每道數(shù)據(jù)進行了變換，以增強對弱峰的敏感性。以設定的窗口值w=2m+1作為初值，采用窗寬逐減法的思路加快濾波速度。其相應的變換式如式（1）和（2）所示。

2數(shù)據(jù)的處理

經(jīng)過申請獲得了CE1-GRS 的2C級數(shù)據(jù)是經(jīng)過處理歸一化后獲得的數(shù)據(jù)，一般是按照下面的流程對數(shù)據(jù)進行進一步的處理，如圖1所示。

對于嫦娥1號伽瑪能譜數(shù)據(jù)，經(jīng)過數(shù)據(jù)的篩選，獲得有效的月球伽瑪能譜數(shù)據(jù)，經(jīng)過宇宙射線校正后，以經(jīng)度和緯度均按照5°進行網(wǎng)格化分割，形成2592個5°×5°的區(qū)域帶；然后將每個區(qū)域帶中的譜線進行累積平均，形成該區(qū)域的能譜譜線；最后采用光滑的方法對譜線進行去噪后，采用SNIP方法對譜線進行處理，獲得凈峰，從而獲得凈峰面積。

如圖2所示為CE1和LP的伽馬能譜數(shù)據(jù)經(jīng)過光滑之后的能譜圖，在經(jīng)過光滑后的譜線上，可以看到Fe（0.847MeV）的特征峰，Mg（1.369MeV）和K（1.462MeV）的特征峰的重疊峰，以及Si（1.779MeV）的特征峰，Th（2.62MeV）的特征峰，O（6.129MeV）特征峰在譜線都可以看出來（如圖2所示）。而經(jīng)過SNIP扣除本底后，在原有的基礎上，還可以識別Al（2.210MeV）和U（2.204MeV）構成的重疊峰。經(jīng)過SNIP對圖2所示譜線數(shù)據(jù)進行處理后，特征峰能顯露出來，其圖如圖3所示。

3 月表Th分布特征的比較

由于天然伽瑪射線中Th元素的2.615MeV的伽馬射線的光子注量率的較高，且其能量比較高，不會和月表的其他譜線發(fā)生干擾，所以相對而言，確認Th的2.615MeV的能量特征峰的面積要容易很多。本文參考LP數(shù)據(jù)處理的過程，選取了2.5～2.7MeV的能量范圍內(nèi)的計數(shù)率之和作為Th-2.615MeV的能量的峰面積，求解月表各個區(qū)域3s的平均譜線，并且繪制相應的Th窗的全月分布圖，其圖如圖4所示。CE1-GRS經(jīng)過SNIP方法扣除本底后，其分布圖如圖5所示。

結語

與LP號的數(shù)據(jù)相比，其Th的分布特征基本一致，但存在一些差異，其部分區(qū)域出現(xiàn)了含量相對偏高的區(qū)域。此外，經(jīng)過上述處理的月球伽馬能譜數(shù)據(jù)得到的分布特征圖，其條帶狀分布比較明顯，其原因可能是由于伽瑪能譜儀長期工作的過程中，由于環(huán)境溫度等因素的不一致而帶來的影響，在數(shù)據(jù)處理的過程匯總，應該需要考慮能譜儀在測量過程中的一致性。

從上述伽瑪能譜數(shù)據(jù)處理的結果可以看出，在沒有CE1-GRS的伽瑪能譜本底的條件下，采用直接解析譜線獲取月表Th的計數(shù)率分布圖存在一定的問題，可以考慮和完善現(xiàn)有的方法，申請更對的CE1的其他數(shù)據(jù)作對比分析，以及與嫦娥2號的相關數(shù)據(jù)進行對比分析。

此外，SNIP方法可以用于對月球伽瑪能譜數(shù)據(jù)進行全譜本底的扣除，可以很方便的獲得能量特征峰的面積，該種方法具有消耗的時間短。

參考文獻

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