2007年11月27晚，紫金山天文台研制的月球探测γ射线谱仪在绕月飞行的“嫦娥一号”卫星上成功开机，功能正常，并已接收到科学数据。

    紫金山天文台承制的γ射线谱仪是“嫦娥一号”的主要有效载荷之一，其科学使命是获取全月表有用元素的丰度与分布，进而分析各元素和物质类型的富集区域和分布特点等。2001年紫台开始研制γ射线谱仪。经过5年的不断试验，γ射线谱仪于去年设计完成并经过力学等上百项考验、检测后，交付给卫星总体。该谱仪口径约为20厘米，长约40厘米，重约30公斤。2007年10月24日，γ射线谱仪随“嫦娥一号”卫星发射上天。

γ射线谱仪研制的原理是什么？

γ射线谱仪样机

    由于各种物质受激发发出的X/γ射线不同，嫦娥一号卫星通过X/γ射线谱仪，分析月球表面的矿物组成和岩石类型，评估其铁、钛等14种元素含量和物质类型分布特点，初步了解月球的构成和资源。

    月球表面一些元素（如钍、铀）本身就有放射性，发出γ射线；另外一些元素（如硅、镁、铝）在宇宙线轰击下会发出γ射线。不同元素发出γ射线的能量有所不同，或者说各种元素都具有特征能量γ射线。

    常进说：“如果γ射线谱仪探测到某一元素的特征能量γ射线，就可以证明这种元素的存在。而这种特征能量的γ射线出现的几率越高，该元素的相对含量也越高。通过统计特征能量的γ射线出现的几率，就可以探测元素的相对含量。利用这种方法，就可以探测到月球上的一些主要元素，如：氧、硅、镁、铝、钙、铁、钛、钠、锰、铬、钾、钍、铀及稀土元素等的含量与分布特征。”根据探测的结果，可以绘制各元素的全月球分布图，发现月球表面资源富集区，鉴别新的岩石类型，为月球的开发利用提供有关资源分布的数据，以及对月球地质历史进行深入研究。

γ射线谱仪是如何工作的？

    γ射线谱仪由探测晶体、信号采集和放大电路、指令控制和数据传输电路等主要部分组成。其中主探测器和包裹在外的反符合探测器均为大尺寸的碘化铯晶体。来自月球方向的γ射线进入探测器主晶体，产生荧光，经过多次反射后进入光电倍增管转化为电信号。同样道理，来自其他方向，包括卫星材料被高能粒子激发所产生的荧光，也将会被反符合晶体接收并被经过电子学线路处理和剔除。这样，γ射线谱仪就得到纯粹来自月球表面物质γ射线信息。此外，指令控制和数据传输电路将按照地面指令对设备工作状态施行控制并将采集到的数据通过卫星数据传输系统发回地面。。

    在嫦娥一号卫星环绕月球飞行约一年的工作期间，γ射线谱仪将反复飞经月球各个区域，将飞经每一个区域的探测数据累加和处理，就可以得到该区域内不同元素含量的准确 信息。

    同样作为探月有效载荷，我国的γ射线谱仪有着自己的特点。常进介绍说，“通俗的讲，我国的γ射线谱仪探测器有效面积大，能量分辨本领高，灵敏度高。我们的γ射线谱仪跟当年美国月球勘探者（1998）比较，探测有效面积要大许多。跟日本月亮女神的γ射线谱仪相比较，它们的能量分辨比我们高很多，但探测器体积较小，有效面积只有我们的1/10，因此在几个兆电子伏以上的高能波段探测方面我们稍占优势。两个仪器的侧重点不同，月亮女神主要研究是否有水，我国的则主要研究全月面元素分布。从γ射线谱仪的工作原理上讲，累计有效探测时间越长，效果就越好。”

月球探测用的γ射线谱仪可以在地球上用么？

    与月球探测类似，空间探测用的γ射线谱仪完全可以应用到地球资源探查和环境监测上。

    据介绍，从上个世纪60年代开始，世界上的一些大公司已经使用γ射线谱仪来寻找铀矿。美国、欧洲都采用γ射线谱仪进行了全国扫描，以得到铀资源在全国的分布。

    80年代开始，随着技术的进步，γ射线谱仪不仅可以探测铀资源，还可以区分岩石类型，寻找其他矿产资源。其原理与月球探测一样，由于γ射线无法穿过大气进入空间，所以必须采用飞机或地面车辆进行观测。加拿大就采用该方法，发现了许多铀矿和金属矿。

γ射线谱仪还可以监测环境。人类的活动（如开矿，城市建设等）可以改变当地的辐射环境，对该地区的将来影响很大，有的经济活动可以完全改变当地的环境，造成灾难性的后果。另外，核电站周围的环境，也必须用γ射线谱仪进行监测。