博士论文-直接解调成像方法及其在x射线天文数据分析中的应用

CORC > 高能物理研究所 > 中国科学院高能物理研究所 > 粒子天体物理中心 > 学位论文和出站报告

题名	博士论文-直接解调成像方法及其在x射线天文数据分析中的应用
作者	陈勇
学位类别	博士
答辩日期	1998
授予单位	中国科学院研究生院
授予地点	北京
导师	李惕碚
关键词	X射线探测器 X射线望远镜成像问题高能天体物理
学位专业	粒子物理
中文摘要	对X射线观测数据进行成像分析，不但可以得到X射线点源更为精确的位置坐标，以便于和其它波段（如光学和射电等波段）的观测作交叉认证；而且，对于弥散源还可以得到更为精细的结构，为相关的物理研究创造有利条件，因而成像具有重要意义。本论文首先对X射线探测器和空间X射线望远镜作一简略介绍，然后介绍成像方法，即传统的成像方法和直接调成像方法（包括泊松数直接解调成像方法），最后介绍直接解调成像方法的应用，其中包括旋转调制望远镜的直接解调成像的数值模拟、ROSAT PSPC 的图像复原和RXTE ASM 的直接解调成像。第一章简略介绍成像工作的由来和意义，列出了作者学位论文的主要工作。第二章介绍X射线探测器和空间X射线望远镜，对X射线探测器只简略地介绍多丝正比室和闪烁晶体探测器，这两种探测器在X射线天文中是常用的，并且与本论文的成像工作密切相关。然后分别介绍了三种类型的硬X射线空间望远镜，包括准直型、旋转调制型和编码孔径型望远镜，最后简略介绍掠入射型软X射线成像望远镜。第三章介绍成像问题的提出和数学表述形式—调制方程，然后介绍解决成像问题的传统方法，其中包括交叉相关分析方法、最大似然成像方法和最大熵成像方法，并讨论这些方法的本质和相互关系。第四章主要介绍直接解调成像方法的思想，给出并比较在直接解调成像方法中常用的两种迭代算法，即高斯-塞德尔迭代和Lucy 迭代算法，并给出直接解调成像方法的具体实现步骤。第五章介绍适合于泊松涨落数据成像的泊松数据直接解调成像方法，把考虑了数据涨落的成像总是化为有线性约束的非线性优化问题，并写出了问题具体的数学形式。然后回顾了半个世纪来的优化问题理论和算法的发展，着重介绍和论文工作密切相关的原仿射尺度算法，给出泊松数据直接解调成像方法的主要思想和具体算法。最后对所有介绍过的成像方法作一小结，从方法思想上讨论各种方法的特点。第六章作旋转调制望远镜直接解调成像的数值模拟，比较了直接解调成像方法和传统的交叉相关以及Lucy 迭代方法的成像结果，直接解调成像方法所得的像中没有旁瓣，背景比较干净准确，显示出比传统的成像方法的分辨率和灵敏度都有显著的改善，并且有一定的对弥散源成像的能力，这是其它传统方法所很难实现的。第七章用泊松数据直接解调成像方法作ROSAT PSPC的图像复原，本章先作数值模拟，其结果表明泊松数据直接解调算法的设计是成功的；得到了预期的解，并且成像结果一般也要比Lucy 迭代结果有所改善。然后作Crab天区的图像复原，泊松数据直接解调成像方法在此也表现出较好的成像效果，它比较清楚的分辨出来自脉冲星的辐射，对弥散的星云结构也成得较为清晰准确。最后，我们作星系团Abell 2218的图像复原，初步结果显示出Abell 2218的中心区域并不是球对称的，存在有子结构，这很可能是造成星系团用强引力透镜方法所得质量与用X射线观测所得质量之间有较大差异的原因。第八章作RXTE ASM探测器的直接调成像，在简略地介绍仪器之后，介绍ASM组所采用的最小二乘数据处理方法，然后在单SSC的直接解调成像基础上成功实现双SSC的联合直接解调成像，并给出了Crab天区和一银心附近天区的成像结果，结果表明直接解调成像方法完全可以用于ASM数据的成像分析。附录A设计了两种应用于球载准直调制硬X射线望远镜HAPI-4的峰值保持电路，两电路均采用先进的跨导运算放大器模式，达到设计指标要求，并在实际工作中显示出较好的性能。从而解决了混合晶体技术（phoswich）中的关键电子学技术问题。附录B研究了γ射线暴的空间分布对各向同性的偏离，发现3B表中γ射线暴有向麦哲伦群（MG）平面和邻近星系（NG）平面聚集的倾向，4B表中的弱γ暴和已公布的未触发γ暴也有向NG平面聚积的倾向，这表明至少有一部分γ暴可能起源于银河系扩展晕和邻近星系。
语种	中文
学科主题	粒子物理
公开日期	2016-02-25
内容类型	学位论文
源URL	[http://ir.ihep.ac.cn/handle/311005/209695]
专题	粒子天体物理中心_学位论文和出站报告
作者单位	中国科学院高能物理研究所
推荐引用方式 GB/T 7714	陈勇. 博士论文-直接解调成像方法及其在x射线天文数据分析中的应用[D]. 北京. 中国科学院研究生院. 1998.