月球具有可供人类开发利用的各种矿产资源,是对地球资源的重要补充和储备,对人类社会的可持续发展具有深远影响。采用放射性伽玛能谱分析技术,探测月球表面有开发利用价值的U,Th,K,Fe,Ti,Al等元素的含量与分布,初步编制月球表面元素和物质类型的分布图,是嫦娥一号月球探测卫星的四大科学目标之一[1]。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,就得到我们要进行处理的能谱数据[2]。月表伽玛射线主要有三个来源:月球表面含有铀、钍、钾等天然放射性元素的同位素由于衰变直接释放出的天然γ射线[3];银河宇宙射线(GCR)与元素发生反应,核素受到GCR粒子激发后,发生非弹性散射,产生该核素在地球上不具有的特征γ谱线;元素捕获吸收低能中子,会释放一种或多种的γ射线。相对常规地表探测所研究的30-3000keV范围伽玛能谱受非弹性散射产生的γ射线和元素捕获中子释放γ射线的影响[4],月球上的核素能比它在地球上释放更多特征能量的γ射线。例如,通过GCR粒子入射能使O产生6.129MeV的高能特征能量γ射线,而此特征谱线在通常地表伽玛能谱探测时是很难发现的。与地面探测相比,月球表面伽玛射线能量范围更广。对嫦娥一号上γ射线谱仪返回的探测数据,我们将参照野外地面伽玛能谱的处理方法进行处理。本文的主要成果有:(1)结合野外地面伽玛射线全谱测量原理,分析了月球表面全谱测量的方法,和具体测量仪器的性能。(2)结合月球表面物质发射伽玛射线的机理和物理模型,研究了月表物质伽玛射线辐射特征、伽玛射线能谱与物质成分的关系,并建立了相应的分析模型。(3)通过对GRS科学数据预处理流程的分析,对3级数据产品进行了初步处理,包括单条谱线的分段平滑、去本底、寻峰和1790条谱线的整体平滑、去本底。(4)通过对3级数据产品的初步处理结果分析,提出了元素相对含量分析模型,并对特定的元素展开全月数据的整体分析。本文根据现有的伽玛能谱数据进行了前期分析处理,为后期的数据处理和元素精确含量计算打下了基础。同时,元素相对含量分布的结果也对以后登月和采样提供了科学依据。文章总体分为以下六个部分:(1)引言部分,对题目来源、选题背景、国内外研究现状等进行了描述,并对嫦娥一号绕月伽玛能谱分析技术研究目的、研究内容和技术路线进行了分析和说明。(2)对月球伽马射线来源、月球伽玛射线测量原理、以及测量仪器的性能进行了简单介绍。(3)对GRS科学数据预处理流程以及GRS 0级数据、1级数据、2级数据产品进行详细阐述,包括数据的输入、处理方法以及输出数据等。(4)GRS 3级数据产品处理部分,具体包括GRS 3级数据的来源、单条谱线平滑、单条谱线去本底、单条谱线寻峰、3级数据整体平滑、3级数据整体去本底。(5)月球表面元素相对含量分布部分,包括谱线拟合、求特征峰面积和计算月表元素相对含量分布。(6)结论部分,包括对嫦娥一号绕月伽玛能谱分析技术研究的说明和总结,并对后期探测提出建议。