發(fā)布時(shí)間：2018-07-23 14:08

【摘要】：氣輝和極光是發(fā)生在地球電離層的重要的自然發(fā)光現(xiàn)象,它們的產(chǎn)生與太陽(yáng)活動(dòng)強(qiáng)度和地磁活動(dòng)強(qiáng)度息息相關(guān)。通過(guò)對(duì)氣輝和極光的遠(yuǎn)紫外波段探測(cè)可以確定電離層的離子和中性粒子的密度、溫度、及其隨環(huán)境的變化情況,為研究磁層-電離層-熱層之間能量傳輸和轉(zhuǎn)換提供依據(jù)。遠(yuǎn)紫外輻射信息幾乎不受地球輻射背景的影響,已經(jīng)成為電離層參量日常監(jiān)測(cè)的理想手段。氣輝極光的遠(yuǎn)紫外輻射屬于微弱光信號(hào),利用光子計(jì)數(shù)技術(shù)對(duì)微弱光信號(hào)進(jìn)行探測(cè)具有和其他模擬探測(cè)方法相比的諸多優(yōu)勢(shì),比如有好的抗漂移性、高的靈敏度、高的信噪比、較好的時(shí)間穩(wěn)定性等�；谖⑼ǖ腊宓亩S探測(cè)器是實(shí)現(xiàn)微弱氣輝探測(cè)的理想單光子成像探測(cè)器,探測(cè)器采用碘化銫的光陰極將入射光子轉(zhuǎn)化為光電子,通過(guò)微通道板對(duì)光電子進(jìn)行倍增形成電子云。微通道板出射的電子云保留了原來(lái)的光子位置信息,通過(guò)陽(yáng)極收集電荷,并在電子讀出電路中計(jì)算可以得到光子位置,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)二維圖像信號(hào)的探測(cè)。本課題立足國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀,以探測(cè)氣輝極光為目標(biāo),圍繞遠(yuǎn)紫外光子計(jì)數(shù)成像探測(cè)器展開(kāi)研究,主要完成以下工作:(1)使用LabVIEW編寫(xiě)上位機(jī)軟件,通過(guò)控制FPGA完成數(shù)據(jù)的采集、傳輸和成像,并對(duì)探測(cè)器的暗計(jì)數(shù)、最大計(jì)數(shù)率等性能指標(biāo)進(jìn)行了測(cè)試和分析。(2)針對(duì)探測(cè)器的成像畸變?cè)?設(shè)計(jì)了多項(xiàng)式校正算法,使用C語(yǔ)言編寫(xiě)動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)實(shí)現(xiàn)了校正算法以便上位機(jī)軟件調(diào)用,并通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了算法的可行性。(3)基于數(shù)字化儀NI5105搭建了探測(cè)器的高速信號(hào)采集系統(tǒng),對(duì)前端電子讀出電路的模擬電壓信號(hào)進(jìn)行采集并對(duì)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行了波形甄別、位置解碼和計(jì)數(shù)成像,最后對(duì)探測(cè)器的最大計(jì)數(shù)率進(jìn)行了測(cè)試,分析了限制探測(cè)器最大計(jì)數(shù)率的原因。
[Abstract]:Gas glow and aurora are important natural luminescence phenomena occurring in the earth's ionosphere. Their generation is closely related to the intensity of solar activity and geomagnetic activity. The density, temperature and variation of ionospheric ions and neutral particles in the ionosphere can be determined by detecting the far ultraviolet band of the gas and aurora, which provides a basis for the study of energy transfer and conversion between the magnetosphere and the ionospheric thermosphere. The information of far ultraviolet radiation is almost independent of the earth's radiation background and has become an ideal method for the daily monitoring of ionospheric parameters. The far ultraviolet radiation of aurora is a weak light signal. The use of photon counting technology to detect weak optical signals has many advantages over other analog detection methods, such as good anti-drift, high sensitivity, high signal-to-noise ratio. Better time stability, etc. Two-dimensional detector based on microchannel plate is an ideal single-photon imaging detector for weak gas luminescence detection. The detector converts incident photon into photoelectron by photocathode of cesium iodide, and multiplies the photoelectron to form electron cloud through microchannel plate. The electron cloud emitted from the microchannel plate retains the original photon position information and collects the charge through the anode and calculates the photon position in the electronic readout circuit so as to realize the detection of the two-dimensional image signal. Based on the current research situation at home and abroad, the research is carried out around the far ultraviolet light counting imaging detector. The main work is as follows: (1) using LabVIEW to write the software of host computer, the acquisition of data is accomplished by controlling FPGA. Transmission and imaging, and the detector's dark count, the maximum counting rate and other performance indicators are tested and analyzed. (2) for the imaging distortion of the detector, a polynomial correction algorithm is designed. Using C language to write dynamic link library to realize the correction algorithm for the host computer software call, and through the experiment to verify the feasibility of the algorithm. (3) based on the digital instrument NI5105 to build the detector high-speed signal acquisition system, The analog voltage signal of the front-end electronic readout circuit is collected, and the collected data are detected by waveform identification, position decoding and counting imaging. Finally, the maximum counting rate of the detector is tested. The reason of limiting the maximum counting rate of the detector is analyzed.
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)院大學(xué)(中國(guó)科學(xué)院國(guó)家空間科學(xué)中心)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類(lèi)號(hào)】：P352.7

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 劉忠,錢(qián)蘋(píng);二維光子計(jì)數(shù)系統(tǒng)[J];云南天文臺(tái)臺(tái)刊;1993年03期

2 趙復(fù)垣;集成化的光子計(jì)數(shù)前置級(jí)[J];物理;1985年02期

3 李志剛;許林生;劉少民;;光子計(jì)數(shù)系統(tǒng)及其數(shù)據(jù)處理[J];陜西天文臺(tái)臺(tái)刊;1987年Z1期

4 朱紫;李志剛;;利用子午儀光子計(jì)數(shù)觀測(cè)資料計(jì)算星像直徑[J];陜西天文臺(tái)臺(tái)刊;1988年Z1期

5 朱紫;;恒星子午光子計(jì)數(shù)觀測(cè)的計(jì)算機(jī)模擬方法[J];陜西天文臺(tái)臺(tái)刊;1989年Z1期

6 王傳晉;;二維光子計(jì)數(shù)技術(shù)[J];紫金山天文臺(tái)臺(tái)刊;1992年01期

7 曹根瑞;以光子計(jì)數(shù)技術(shù)為基礎(chǔ)的極低照度測(cè)量[J];光學(xué)技術(shù);1993年05期

8 印建平;光子計(jì)數(shù)特性反常效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)觀測(cè)與研究[J];光電工程;1993年05期

9 孫立群;;光子計(jì)數(shù)技術(shù)及其在弱光計(jì)量中的應(yīng)用[J];應(yīng)用光學(xué);1993年06期

10 季凱帆;等高儀光子計(jì)數(shù)觀測(cè)資料的處理[J];天文學(xué)報(bào);1994年02期

相關(guān)會(huì)議論文 前5條

1 尹麗菊;陳錢(qián);顧國(guó)華;;光子計(jì)數(shù)圖像的多幀累加處理技術(shù)[A];中國(guó)光學(xué)學(xué)會(huì)2010年光學(xué)大會(huì)論文集[C];2010年

2 翁渝民;;準(zhǔn)理想光子計(jì)數(shù)[A];第二屆全國(guó)光散射學(xué)術(shù)會(huì)議論文集（下）[C];1983年

3 司馬博羽;陳錢(qián);程耀進(jìn);成偉;何偉基;;SPAD死時(shí)間效應(yīng)對(duì)光子計(jì)數(shù)成像對(duì)比度的影響[A];第十屆全國(guó)光電技術(shù)學(xué)術(shù)交流會(huì)論文集[C];2012年

4 張龍;何偉基;顧國(guó)華;程耀進(jìn);成偉;;基于EMCCD的光子計(jì)數(shù)成像方法與實(shí)驗(yàn)[A];第十屆全國(guó)光電技術(shù)學(xué)術(shù)交流會(huì)論文集[C];2012年

5 張仲倫;鄭雁珍;劉成祥;;生物與化學(xué)光子計(jì)數(shù)器(BPCL-G型)[A];全國(guó)植物光合作用、光生物學(xué)及其相關(guān)的分子生物學(xué)學(xué)術(shù)研討會(huì)論文摘要匯編[C];2001年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前6條

1 韓素立;遠(yuǎn)紫外感應(yīng)式陽(yáng)極光子計(jì)數(shù)成像探測(cè)器研究[D];中國(guó)科學(xué)院研究生院(長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所);2014年

2 張興華;紫外光子計(jì)數(shù)成像系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究[D];中國(guó)科學(xué)院研究生院（西安光學(xué)精密機(jī)械研究所）;2009年

3 寇松峰;APD光子計(jì)數(shù)成像技術(shù)研究[D];南京理工大學(xué);2010年

4 胡坤;基于MCP的光子計(jì)數(shù)成像數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的研究[D];中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué);2015年

5 何玲平;極紫外光子計(jì)數(shù)探測(cè)器成像特性研究[D];中國(guó)科學(xué)院研究生院（長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所）;2010年

6 楊顥;基于游標(biāo)陽(yáng)極的光子計(jì)數(shù)探測(cè)器研究[D];中國(guó)科學(xué)院研究生院（西安光學(xué)精密機(jī)械研究所）;2012年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 翟建華;基于光子計(jì)數(shù)原理的非視域激光三維成像的精度研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2015年

2 鄧國(guó)寶;交叉條形位敏陽(yáng)極極紫外光子計(jì)數(shù)積分成像探測(cè)器性能研究[D];西安電子科技大學(xué);2014年

3 鄭向陽(yáng);運(yùn)動(dòng)條件下光子計(jì)數(shù)激光雷達(dá)數(shù)據(jù)處理技術(shù)研究[D];中國(guó)科學(xué)院研究生院(上海技術(shù)物理研究所);2016年

4 林杰;快速高分辨率激光雷達(dá)三維成像方法研究[D];南京理工大學(xué);2016年

5 李宇嘉;遠(yuǎn)紫外光子計(jì)數(shù)成像讀出系統(tǒng)算法設(shè)計(jì)[D];中國(guó)科學(xué)院大學(xué)(中國(guó)科學(xué)院國(guó)家空間科學(xué)中心);2017年

6 周春枚;光子計(jì)數(shù)探測(cè)器性能分析及其電路研究[D];成都理工大學(xué);2014年

7 丁波;緊湊型光子計(jì)數(shù)器的電子線(xiàn)路設(shè)計(jì)[D];華中科技大學(xué);2013年

8 臧鵬程;光子計(jì)數(shù)用于光學(xué)時(shí)域反射測(cè)量的研究[D];山西大學(xué);2010年

9 李峰輝;基于多通道標(biāo)刻光子計(jì)數(shù)技術(shù)的時(shí)間分辨熒光免疫分析系統(tǒng)研究[D];天津大學(xué);2012年

10 李瑞超;光子計(jì)數(shù)模式動(dòng)態(tài)漫射光層析系統(tǒng)的研究[D];天津大學(xué);2010年

，

本文編號(hào)：2139654