望远镜式空间带电粒子探测系统研制

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1、Vol.33,No.4航天器环境工程第33卷第4期364SPACECRAFTENVIRONMENTENGINEERING2016年8月http://www.bisee.ac.cnE-mail:htqhjgc@126.comTel:(010)68116407,68116408,68116544望远镜式空间带电粒子探测系统研制成昱旻，兰小飞，石宗仁，汤秀章（中国原子能科学研究院，北京102413）摘要：为满足空间高能粒子环境探测要求，研制了一套数字化空间电子、质子注量率能谱探测系统原理样机。该探测系统采用了

2、半导体探测器组成的望远镜式结构，并应用了数字化的信号处理方法，能探测0.5MeV以上的电子和5～300MeV的质子；具有能够实时测量、体积小、重量轻、功耗低及可靠性高等优点。对该系统的各探测器的能量分辨率进行了实验测试，结果表明：TSi半导体探测器的能量分辨率可达0.5%，Si(Li)探测器的能量分辨率约为1.02%，均在可接受范围（小于5%）内。关键词：空间环境；带电粒子；探测系统；半导体望远镜；脉冲分析；三重符合+中图分类号：V417.9文献标志码：A文章编号：1673-1379(2016)04-0

3、364-06DOI:10.3969/j.issn.1673-1379.2016.04.005DevelopmentofspacechargedparticledetectionsystemoftelescopestyleCHENGYumin,LANXiaofei,SHIZongren,TANGXiuzhang(ChinaInstituteofAtomicEnergy,Beijing102413,China)Abstract:Aspacechargedparticledetectionsystemisde

4、velopedfordetectingthespaceelectronandprotonfluenceratespectra,withatelescope-stylestructuremadeupofsemiconductordetectors,anddigitalmethodsareused.Itcandetectelectronsofmorethan0.5MeVandprotonsbetween5MeVand300MeV.Thesystemischaracterizedbylightweight,l

5、owpowerconsumption,smallsizeandhighreliability.Theenergyresolutionofthesystemistested.TheresultsshowthatthebestenergyresolutionoftheTSisemiconductordetectorsisupto0.5%,andthatoftheSi(Li)semiconductordetectorsisabout1.02%:botharewithintheacceptablerange(<

6、5%).Keywords:spaceenvironment;chargedparticles;detectionsystem;semiconductortelescope;pulseanalysis;triplecoincidence0引言收集带电粒子入射后由电离效应所产生的电子-空穴对，可测量从低能到高能的绝大部分带电粒子，开展空间粒子探测一方面可为研究空间物理其材料主要是硅和锗。由于半导体探测器具有体积现象和机制提供分析数据，空间粒子的通量和能谱[1-3]小、重量轻、能量分辨率高等优点而广泛应用于空

7、的变化可为空间灾害性事件提供预警；另一方间粒子的探测，主要用到的有漂移型、面垒型、高面可为载人航天的飞行安全提供保障。因此，空间[6]纯型硅（锗）探测器。粒子探测既是人们进行空间探测、研究太空物理学空间带电粒子探测方法主要有半导体望远镜现象的基本方法，也是人们认识和研究太空、向太[7][4-5]测量法、电场加速法、磁偏转法等。半导体望远空进军的必要条件。用于空间粒子探测的探测器主要有以下几种[3]：镜测量法是基于带电粒子能量沉积原理，仪器的入1）气体探测器，它在空间粒子探测的早期曾起过很射窗非常薄甚至没

8、有；传感器使用2～3片半导体大作用，现主要用于探测X射线；2）闪烁体探测探测器再加上电子线路；利用质子和电子的射程差器，只在探测中高能粒子时适用；3）切伦科夫探测异，配以合适的鉴别方法和符合电路进行测量和鉴器，亦只用于探测高能粒子；4）半导体探测器，别。该方法的优点是：仪器设计和电子线路、原————————————————————————收稿日期：2016-03-10；修回日期：2016-07-10第4期成昱旻等：望远镜式空间带电粒子探测系