一种空间热离子成像探测器研究
作者单位：中国科学院西安光学精密机械研究所瞬态光学与光子技术国家重点实验室 中国科学院大学研究生院 中国科学院国家空间科学中心
会议名称：《2015年（第七届）西部光子学学术会议》
会议日期：2015年
学科分类：070802[理学-空间物理学] 07[理学] 0708[理学-地球物理学]
摘 要：为了探索地球磁层和极区的等离子体结构和动力学过程,研究地球激波、磁层顶边界、极尖、磁尾及等离子体的形成和组成,进而促进日地耦合复杂系统的深入认识,需要对极区上行离子流的能量及其三维分布进行精确探测,并且还需要实现对其中主要离子成分(H+、He+、O+)的分辨。极区上行离子流能量较低,主要集中于0.5eV00eV范围内,属于热离子能量段。本文针对空间热离子探测进行了研究,研制出一种基于微通道板的可用于热离子、紫外、X射线等多种目标源的成像探测器。该探测器采用间接测试方案,通过对目标源进行成像探测,采集目标源的灰度图像后经过图象处理软件分析其灰度等级及分布,可对目标源的强度分布进行测试,并将测试结果进行三维直观展示。此外,通过对该探测器前端增加离子光学系统,使其具有一定的能量分辨能力,可以对多能量组分的目标源进行能谱分析。对于单一能量组成的目标源,该探测器可可以对其束流形状及束流均匀性进行测试。本文针对探测需求对探测器进行了设计,对该探测器的工作原理、各项性能指标进行了阐述,对探测器测试误差进行了理论说明,并使用紫外光源作为目标源对探测器的主要性能参数进行了实验测试,实验结果表明该探测器的空间分辨率优于120μm,输出均匀性优于97%,输入输出正比性误差±4%。实验结果显示,该热离子成像探测器完全满足空间热离子探测的技术要求。