典型文献
基于X射线能谱拟合的地球中性大气数密度反演模拟及误差分析
文献摘要：
利用X射线掩星技术可以反演得到地球高中层和低热层总的中性大气密度,这是其他手段很难探测到的区域.通过模拟NICER望远镜观测蟹状星云(Crab Nebula)的地球大气掩星过程,在1～10 keV能量范围内,对X射线地球大气掩星期间的光变曲线和能谱建模,通过对不同海拔高度范围内的能谱模型添加噪声,生成能谱仿真数据,通过非线性最小二乘拟合方法对模型和数据进行拟合,得到地球大气密度反演结果.作为NICER望远镜主要的科学仪器,X射线定时仪(XTI)拥有很高的吞吐量和背景噪声的低敏感性,可以模拟生成信噪比很高的光变曲线和能谱数据.通过光变曲线的模拟结果发现,对于能量范围在1～10 keV的X射线,掩星发生在100～200 km的海拔高度范围内,对该掩星过程中1～10 keV的衰减能谱进行提取,并用能谱模型对其进行拟合从而可以反演得到地球中性大气密度.本文中,NRLMSISE-00模型的大气密度被选为真值,用来生成能谱仿真数据,NRLMSIS2.0模型的大气密度被选为的初值,用来构建模型能谱并与能谱仿真数据进行拟合.通过对不同海拔高度范围内的模型能谱和仿真数据的拟合,得到修正因子 γ 的最佳拟合值,计算修正因子γ的最佳拟合值与初值的乘积,得到地球大气密度的反演结果.对不同海拔高度范围内的模型能谱和仿真数据的拟合结果进行统计学分析,计算最佳拟合模型和仿真数据之间的x2/dof和p值(p-value),从而评价最佳拟合模型和仿真数据之间的拟合优度,并计算地球大气密度的反演结果与真值之间的测量误差,发现100～115 km高度范围内的大气密度反演结果与模型真值之间的测量误差介于-0.067％～10.22％之间,115～180 km高度范围内的大气密度反演结果与真值之间的测量误差介于-3.67％～1.92％之间,180～200 km高度范围内的大气密度反演结果与真值之间的测量误差介于-8.03％～0.305％之间,最后分析了影响反演结果测量误差的因素.
文献关键词：
X射线掩星;能谱拟合;地球大气密度反演;误差分析
中图分类号：
作者姓名：
余道淳;李保权;刘亚宁;李海涛
作者机构：
中国科学院国家空间科学中心,北京 100190;中国科学院大学,北京 100049
文献出处：
引用格式：
[1]余道淳;李保权;刘亚宁;李海涛-.基于X射线能谱拟合的地球中性大气数密度反演模拟及误差分析)[J].地球物理学报,2022(11):4163-4173
A类：
能谱拟合,NICER,地球大气密度反演,XTI,NRLMSIS2,dof
B类：
中性大气,气数,数密度,反演模拟,误差分析,掩星,演得,中层,低热,热层,望远镜,星云,Crab,Nebula,keV,星期,光变曲线,不同海拔,海拔高度,仿真数据,非线性最小二乘,最小二乘拟合,拟合方法,科学仪器,吞吐量,背景噪声,能谱数据,NRLMSISE,被选为,真值,来生,初值,构建模型,修正因子,最佳拟合,拟合值,乘积,统计学分析,拟合模型,模型和仿真,x2,value,拟合优度,测量误差
AB值：
0.20487
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