[科普中国]-罗西X射线计时探测器-

仪器简介

罗西X射线计时探测器（以下简称为RXTE）是以天文学家布鲁诺·罗希（Bruno Rossi）的名字来命名的，并凭借着它灵敏的仪器，一直在探测宇宙中时间从毫秒到年之间变化的X射线源。这些X射线源随时间的变化，可以为我们提供有关白矮星、X射线双星、中子星、脉冲星和黑洞等的结构以及相关物理过程的信息。

RXTE探测器重3000千克，是1995年12月30日使用德尔塔Ⅱ发射入近地轨道的卫星（轨道高度600km，倾角23°），属于低轨道卫星, 约 90 min 绕地球一圈。它与地面中转站通过NASA的TDRSS卫星建立数据连接，将数据传回戈达德飞行中心。

RXTE具有每分钟6°的转向机动能力，因此它可以快速地转向指定的目标方向。其较好的机动能力使得RXTE上搭载的仪器能对一些暂现现象和新的现象做出及时的反应。由于太阳的X射线辐射强度很大，RXTE不能指向太阳方向周围30°以内的区域。

RXTE上的设备对2-200keV这样一个较大范围的X射线都很灵敏，因此它可以用来对一些已知的射线源进行研究，同时探测X射线的暂现现象、X射线暴以及X射线发射的周期性波动等。34

搭载仪器RXTE卫星是NASA探索者系列卫星中的高时间分辨的大型硬X射线卫星，装载有3个探测器，其中一个是全天监视器ASM（All-Sky Monitor），另外两个分别是PCA（Proportional Counter Array）和HEXTE（High Energy X-Ray Timing Experiment）。分别简介如下：

正比计数器阵PCA（Proportional Counter Array）：由5 个氙气正比计数器组成的。接收辐射时，X 射线会与氙气中的电子相互作用，氙气中的电子对 2-60keV波段的 X 射线很灵敏。PCA 有一个巨大的约 6250 平方厘米的收集区。同时，PCA 的指向区又与高能 X射线时变试验装置有部分重叠，又额外增加了 1600 平方厘米的收集区。

高能 X 射线时变试验装置 HEXTE（High Energy X-ray Timing Experiment）：HEXTE使得 RXTE 对 X 射线的灵敏度拓展到 200keV，因此 HEXTE 和 PCA一起，组成了具有高分辨率和高灵敏度的 X 射线探测器。

全天监视器 ASM（All Sky Monitor）：在 2-10 keV的范围每 1.5 个小时对天空中的大部分区域进行一次扫描，以监视一些亮的 X 射线源的长期变化，使得观测者能发现一些新的快变现象。ASM由3个位置相对固定的扫描阴影照像机SSC（Scanning Shadow Camera）组成，每个SSC由一维位置灵敏正比计数器PSPC和一维编码板组成。SSC的灵敏能区是1.5-12keV。ASM的事例数据是由一系列90秒“停顿时间”（dwell）的观测数据组成的，在每一个停顿时间内，3个SSC的指向都固定不变。ASM不但能够监测已知X射线源的流强变化，它还能对X射线暂现源和其他时变现象作出报告，以供PCA及HEXTE等探测器作后续观测，因而具有发现新的X射线暂现源和γ射线暴的能力。132

负载情况RXTE 的负载情况3为：

1.PCA能段范围 2-60 keV，接收面积为6500m2，时间分辨率为1microsec。

2.HEXTE能段范围15-250keV，接收面积2×800cm2。

3.ASM能段范围2-10 keV，30mCrab的灵敏度。

工作流程来自 PCA的数据首先会由试验数据系统（Experiment Data System，EDS）来处理。EDS每秒钟可进行 50 万次运算，并且记录每个 X 射线到达的时间，可以精确到 1 微秒。记录的数据可以被 EDS 同时存为多种不同的模式，这样有利于对不同 X 射线源数据的采集与分析。通过 HEXTE 接收的数据也是同样的处理过程。PCA和 HEXTE 的数据会被 EDS 以不同的模式同时存入不同的文件中。通过这些文件，研究者可以得出光变曲线和能谱，而进一步获得相应的物理量。

研究者通过光变曲线来分析 X 射线源的短期和长期变化，进一步的分析可以找到周期性的存在或者更多复杂变化的组成。这些分析可以使我们知道目标天体的尺度或者其运动轨道以及天体周围其它物质的情况。对能谱的分析可以使我们对理论模型进行调整，更加完善理论模型。例如，成功的分析可以使我们确定天体或是 X 射线源的辐射量，光谱中的发射线或是吸收线可以进一步的测量天体及其周围物质的组成等。3

研究对象RXTE的主要研究对象是3：

·天体在X射线波段出现的周期性、瞬时性、暴发性现象；

·X射线双星的质量、轨道特征以及双星之间的物质交流；

·中子星的磁场以及它的内部结构；

·物质在掉入黑洞前的运动状况；

·黑洞附近的广义相对论效应；

·超大质量黑洞在活动星系中所起的作用；

·各种天体发射X射线的原因。