与我国首颗微重力卫星一同升空 西安自主研发射线探测仪实现首次空间应用

■记者 姜泓 实习生 韩倩

4月18日16时30分，一个面积120平方米的红白条纹降落伞吊着回收舱，稳稳降落在内蒙古阿木古郎大草原；在完成12天的太空飞行后，我国首颗微重力科学实验卫星——实践十号的回收舱成功着陆。由西工大介万奇教授团队研发、随着实践十号卫星一同飞向太空空间的伽马射线和粒子计数仪，成功获得生物细胞的辐射环境数据后一同返回。据悉，该探测计数仪在实践10号卫星的成功应用，实现了我国国产碲锌镉探测仪首次空间应用。

国内首次全面掌握碲锌镉材料技术

在上世纪90年代初的海湾战争中，多国部队使用的神秘红外探测仪，让人们对用于红外探测器外延衬底的碲锌镉晶体材料有了更多的了解，其高分辨率的潜质以及可以在室温下操作的显著特性，曾引起过业界的轰动，各国纷纷启动碲锌镉材料的研究。  

在西北工业大学凝固技术国家重点实验室，研究团队通过一部手机大小的以碲锌镉晶体材料为核心的γ辐射剂量仪，快速精准地捕捉到放射源信息。随着仪器启动，屏幕上很快显示出“0.18μSv/h”的单位数字。据介绍，这是宇宙本底射线的辐射量，也是在没有任何放射源时的背景剂量。 由此可见，碲锌镉晶体材料的灵敏度可以达到极限，连微弱到几乎没有的宇宙本底射线也能清晰捕捉到，其他放射源就更不在话下了。也正因为这一特性，其研发应用技术含量高、难度大，单是晶体纯度就要求达到“7个9”以上。目前，世界上只有美国、加拿大等国极少数实力雄厚的大公司掌握了该材料的产业化技术。

介万奇教授团队经过多年攻关，在我国首次解决了该材料从原料合成到生成技术以及工艺流程等多项难题，开发出了高性能的碲锌镉晶体及高效率、低成本单晶制备技术和关键设备。该晶体经英国卢瑟福国家实验室等国内外多家权威机构测定，表明其性能优异，达到国际先进水平。与此同时，与目前国际最先进的传统工艺技术相比，依托该技术生成的晶体材料成品率提高了3至5倍，生产效率提高3倍以上，综合成本降低50%以上。介万奇教授团队自主研发的高能射线探测器碲锌镉晶体材料及制备技术，获得了国家技术发明二等奖。

碲锌镉晶体材料技术上的重大突破

此次随着首颗微重力科学实验卫星——实践十号升空的空间伽马射线和粒子计数仪，是用碲锌镉晶体进行的卫星辐射探查器空间应用研究，主要应用于空间生物技术领域的科学实验。据团队成员徐亚东教授介绍，西工大研究团队负责对卫星上携带的生物体在太空中受到宇宙射线辐射的定量测量分析。

生物体在太空中停留一定周期后，在各种外太空宇宙射线的辐射下，其基因会发生一定的变化甚至变异。而了解这些变化，对于人类对生命科学和包括载人航天等领域的研究有着重大的意义。团队研发的空间伽马射线和粒子计数仪，可以精确地测量出在当前环境下生物体受到宇宙射线的辐射量。测量结果与生物体基因变化程度形成了对应，可以为空间生命科学的研究提供科学、客观的数据分析。

受成本和研究周期约束，空间生命科学的研究是建立在大量的地面仿真实验室的研究基础之上的。因此，该研发成果在太空中测量出的辐射数据，对地面仿真实验会有关键的作用。

据介绍，高能射线探测器碲锌镉晶体材料及制备技术，还广泛应用于核能、工业、农业、医学成像等诸多领域。据悉，用碲锌镉材料和制备技术研制的新型医用CT机，检查时病人只接受辐射剂量的三分之一就可以得到同等清晰度的成像。“土壤CT”是介万奇团队的得意之作。据了解，这是一台婴儿推车大小的“集成实验室”，可实现对土壤质量的就地检测；只需要十几分钟，土壤中放射性物质、重金属污染、农药残余以及各种有机物污染等土壤质量情况便可悉数掌握。

目前，该团队正与某公司合作开发新型安检设备。也许很快，我们就可以随身带着液态物品乘飞机。据介绍，这种安检设备，可以准确分辨出所携带物品是否属违禁品。

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