本文關(guān)鍵詞：ZH-1號衛(wèi)星HEPP-L探測器讀出系統(tǒng)研究

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【摘要】：空間帶電粒子探測是空間科學研究的主要手段之一,目前國內(nèi)外地震監(jiān)測預報研究的實踐表明,磁層與電離層電磁前兆監(jiān)測已經(jīng)發(fā)展成為最有效的地震短臨監(jiān)測手段之一,對于推進地震預報取得突破具有十分重要的意義。高能粒子探測器HEPP是電磁監(jiān)測試驗衛(wèi)星的重要有效載荷之一,它的主要探測目標是實現(xiàn)對處于距離地球表面500Km軌道的地球輻射帶中帶電粒子的入射方向和能量的測量,配合空間電磁測量,尋找空間中的高能粒子通量變化與地球表面由地震等電磁活動因素所引起的電磁輻射的可能關(guān)聯(lián)。按照其探測粒子能量區(qū)間和探測種類的不同,又將HEPP劃分為低能段載荷HEPP-L、高能段載荷HEPP-H和太陽X射線監(jiān)測器HEPP-X三個子探測器。本文研究的正是實現(xiàn)能量較低的HEPP-L探測器的讀出系統(tǒng)。論文依托于中國科學院高能物理研究所粒子天體中心電磁衛(wèi)星組航天項目：電磁監(jiān)測試驗衛(wèi)星高能粒子探測器研制。國內(nèi)粒子探測器主要是測量不同能段的粒子通量信息,不具備能譜和角度測量能力�？臻g低能端帶電粒子探測主要采用半導體探測器,國際上已有多個實例。對于粒子鑒別和有角度測量需求的,多采用望遠鏡矩陣的設計形式。DEMETER為地震區(qū)電磁放射偵測,目前已觀測到某類低頻電磁活動與地震活躍帶的關(guān)系。本文研究的內(nèi)容是HEPP-L探測器讀出系統(tǒng)。從探測器需要考慮,將幾種半導體探測器的性能加以分析,并且根據(jù)對國外探測器的設計原理分析以及電磁監(jiān)測試驗衛(wèi)星對高能粒子探測器的要求,HEPP-L探測器采用硅探測器組成的望遠鏡單元陣列實現(xiàn)帶電粒子的位置測量、角度測量和能量測量。通過電子、質(zhì)子在同種材料的單位長度電離能損差別,利用△E-E方法實現(xiàn)電子和質(zhì)子鑒別。同時在探測器底層采用塑料閃爍體作為反符合探測器,排除超過能量測量范圍的帶電粒子及從底部入射的粒子。對于本文研究的粒子物理的讀出系統(tǒng)而言,是要測量探測器電信號所攜帶的信息,如某次有效的粒子入射事件發(fā)生后,探測器單元輸出的總得電荷量。這種電荷測量是從動態(tài)角度考慮,是電流信號對時間的積分量的測量。HEPP-L探測器選擇的基本電荷測量方案是電荷-電壓轉(zhuǎn)換方案,并且考慮用散列的元器件組成讀出系統(tǒng),而非采用ASIC芯片讀出。為了驗證方案的可行性與能否達到指標要求、功耗要求等,本文設計了一種單路的硅片探測器讀出,分為硬件電路設計部分和軟件控制時序設計,使用Xilinx公司FPGA開發(fā)板調(diào)試通過。在單路驗證電路的基礎(chǔ)之上,將其擴展為18路9個望遠鏡單元陣列的硅片探測器讀出系統(tǒng),搭配上使得探測器探頭工作的其他硬件電路部分,共同組成了HEPP-L探測器的讀出電子學系統(tǒng)。該系統(tǒng)同樣包含了硬件電路部分設計和FPGA軟件實現(xiàn),這一部分內(nèi)容是論文研究的重點內(nèi)容。
【學位授予單位】：成都理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：V447

【引證文獻】

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 王鑄;;Soho衛(wèi)星和我國對日觀測衛(wèi)星的設想[A];中國空間科學學會空間探測專業(yè)委員會第十七次學術(shù)會議論文集[C];2004年

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本文編號：1286670