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随着人类空间科学的发展和科技的进步,空间粒子探测技术得到了高速的发展。空间粒子探测所涉及的领域也越来越多,空间物理现象和机制的研究需要粒子探测提供可分析的数据;空间粒子的通量和能谱变化为空间中的灾害性事件提供了警报;空间物理模型的建立需要大量的探测数据支持;载人航天事业的发展也需要空间粒子探测作为保障。因此对空间粒子的探测是人们进行航天活动的基本技术保障;是人们进行空间探测,研究太空物理学现象的基本方法;也是人们认识和研究太空,向太空进军的首要条件。
因为中高能量段的粒子与很多物理机制和现象紧密相连,因此对该能段粒子的测量是人类粒子探测相对集中的区域。本文首先讨论的是在对中高能粒子探测器进行物理设计时所使用到的各种技术手段。它是粒子探测器设计好坏与否的关键,也是仪器创新设计的重要环节。
为了连接低能粒子和高能粒子的中间能量段,本文详细论述了如何利用磁偏转的方法对中能电子进行测量。文章详实地描述了中能电子探测器的设计方案;介绍了中能电子探测器的方案特点和工作原理;给出了传感器的选择原则和尺寸,并通过蒙特卡罗模拟确定谱仪的能道划分;估算谱仪的测量精度;确定仪器的几何因子和计数率,最后给出了电子学部分的设计方案,并通过电路和放射源实验得到了一定的结论。这也是我国首次以中能粒子为目的进行的探测器设计。在高能粒子探测器设计方面,我国有成熟的技术。本文详细介绍了在现有技术的基础上具有创新性设计的一台高能粒子探测器。该探测器集方向测量,能谱测量,总剂量测量功能于一体,实现了多功能和小型化的成功组合。该仪器中还用到了加偏转磁铁这项新技术。
文章还简要介绍了目前现在正在研制的两种新探测器设计,主要针对粒子的LET谱测量和空间中子的测量,这两个仪器是以前我国以前没有做过的。
文章的最后详细介绍了在空间粒子探测器设计中的一项新技术,即加偏转磁铁屏蔽电子干扰的技术。通过物理的仿真模拟和最后的实验表明了该项技术的可靠性和实用性,该技术同样是我国首次完成该项技术的攻关,已运用到工程实践中。