行星际超低噪声三维能量粒子谱仪（IEPS）的关键技术研究
王游龙¹，于向前^1†，王玲华¹，陈鸿飞¹，王永福¹，施伟红¹，杨芯¹
（1北京大学 地球与空间科学学院，北京，100871）
†通信作者, E-mail: yuxiangqian@pku.edu.cn
关键词：空间探测载荷；低噪声读出；大量程；大电容探测器；在轨数据处理
太阳高能粒子事件（SEP）是空间天气预报与辐射环境评估的主要对象。缓变型事件以能量高于约 10 MeV 的质子为主，经度展宽大于约 100°、持续数天；脉冲型事件以约 1—100 keV 电子为主，伴随 ³He 与重离子增强，经度展宽小于 45°、持续仅数小时，峰年发生率可达约 10⁴ 次/年。两类事件在成分、能谱与入射方向上差异显著，能谱跨越多个数量级，要求探测器同时具备宽能段、成分鉴别、方向分辨与低噪声。IEPS 拟实现电子 20—1200 keV、质子 30—10000 keV、氦离子 1500—20000 keV的测量，能档分辨率 0.1@200 keV（氦离子 0.1@2000 keV），设计时间分辨率分别为：电子、质子1 s ，氦离子 10 s。探头采用 4 层×5 像素的半导体望远镜结构，包括较薄的 ΔE 层与较厚三个 E 层，每层各含 1 个中央像素与 4 个边缘像素；两端对称配置准直器、偏转磁铁与挡质子薄膜，以磁场偏转和薄膜吸收分离电子与离子，并靠多层符合实现双端视场内的方向分辨（图 1）。受像素尺寸影响，中央与边缘像素电容分别估算为 9.3—93 pF 与 28—280 pF；读出选用 36 通道的 RENA-3 专用集成电路（ASIC），其满量程为 54 fC，折合沉积能量约 1.2 MeV。

关键词