上海硅酸盐所为我国暗物质粒子探测卫星研制出600mm长BGO晶体——

　　为“悟空”添上火眼金睛

　　经济日报讯 （记者 沈则瑾）近日，我国成功发射了首颗暗物质粒子探测卫星“悟空”。“悟空”的火眼金睛上，有着由BGO晶体组成的“视网膜”，这一精密结构出自于中国科学院上海硅酸盐研究所。

　　据悉，“悟空”是目前国际上观测能段范围最宽和能量分辨率最优的空间探测器，最核心载荷是由308根每根600mm长的BGO晶体和光电倍增管构成的BGO量能器。BGO晶体是与可能的暗物质粒子湮灭产物作用的直接媒介，如果把BGO量能器比作“悟空”的“眼睛”，BGO晶体则是“视网膜”。

　　在“悟空”有效载荷的设计中，卫星研制团队综合考虑高集成度、低功耗和高可靠性等苛刻要求后，最终确定采用308根25×25×600mm长BGO晶体的可行性设计。作为“悟空”有效载荷BGO量能器的唯一候选探测材料，该尺寸晶体的研制和量产是BGO量能器乃至卫星系统研制成功的基本前提之一。但此前，国际上已知最长的BGO晶体仅为400mm。更长尺寸BGO晶体的生长是对晶体制备科学和技术的全新挑战，不少业内专家甚至认为这是不可能完成的任务。

　　从2011年6月起，由上海硅酸盐所王绍华带领的BGO研究组在国际上率先开展了600mm长BGO晶体的制备科学与技术研究。在两年左右的持续研究与不断尝试中，科研人员逐步解决了原料处理、生长设备以及生长工艺等一系列关键技术与科学问题，先后实现了600mm长晶体的成功制备与量产，使上海硅酸盐所成为全球能研制并量产该长度BGO晶体的唯一供应商，并保持着生长BGO晶体长度的世界纪录。

　　此外，海硅酸盐所科研人员系统研究了影响BGO晶体光透过和光响应均匀性的诸多因素，获得了创新性结果，为确立量能器晶体性能指标和确定数据处理方案作出了关键性贡献，并申请了3项相关国家发明专利。率先发现宇宙高能电子“异常超出”的美国南极气球实验（ATIC）采用的BGO晶体也全部由此提供。

　　上海硅酸盐所将继续保持在超长、高质量BGO晶体制备方面的全球领先优势，为我国及世界粒子物理、核物理和天体物理等领域应用提供尺寸更大、质量更高、性能更优的BGO晶体。