HEPPH光电倍增管试验结果

HEPPH光电倍增管试验结果第1页/共19页2等离子体分析仪高精度磁强计感应式磁力仪电场探测仪GNSS掩星接收机三频信标发射机高能粒子探测器朗缪尔探针电磁监测试验卫星意大利高能粒子探测器高能段载荷低能段载荷太阳X射线监测器电磁监测试验卫星是为探索地震前兆信息及空间环境监测预报而建立的试验平台

主要监测全球空间电磁场、电磁波、电离层等离子、高能粒子等物理量。从空间观测地震孕育相关信息具有观测范围广、观测量多等地面观测技术所不具备的优势。电磁监测试验卫星第2页/共19页3电磁监测试验卫星全球地震分布地震电磁扰动对空间高能粒子的影响除地震外，雷暴、太阳活动、人类电磁活动等多种因素均可影响高能粒子运动形态高能带电粒子在空间中的运动第3页/共19页HEPP-L探头HEPP-X探头HEPP-L、X电子学机箱HEPP-H探头HEPP-H

电子学机箱高能带电粒子探测器由低能段载荷,高能段载荷,太阳X射线监测器等三个子探测器组成，含三个探头、两个电子学机箱等共5台单机。4技术指标研制任务要求电子能谱0.1MeV～50MeV质子能谱2MeV～200MeVX射线能谱1-20keV典型能量分辨率10%典型投掷角分辨5°粒子鉴别效率90%高能粒子探测器第4页/共19页5高能段载荷(HEPP-H)低能段载荷(HEPP-L)太阳X射线监测器(HEPP-X)高能粒子探测器原理及组成第5页/共19页HEPP-H方案6项目指标电子能量范围2MeV~50MeV质子能量范围15MeV~200MeV典型投掷角分辨率5°典型能量分辨率10%典型粒子鉴别率90%数据输出速率峰值

2410kbps质量总质量：32kg功耗总功耗：20W外形尺寸电子学机箱：172mm×240mm×91mmHEPP-H探头：435mm×342mm×245mm寿命5年可靠度0.98软件上载要求工作模式可配置，具备软件上载能力第6页/共19页7HEPP-H电子学框图第7页/共19页HEPP-H探测器组成-硅条8HEPP-H的望远镜系统由两片XY位置灵敏双面读出硅条探测器组成。尺寸：100mm×100mm×0.3mmTTT2型DSSD的结面和欧姆面各分为32，相互垂直，可以对入射粒子进行两维定位并获得能量信息。探测能区内粒子沉积能量范围探测器可测量信号电子数噪声水平信噪比50keV～3MeV1.4E4～8.0E5个电子1100>12xz第8页/共19页材料：塑料闪烁体～150mm×150mm×10mm读出方式：光电倍增管读出空间位置：包围在探测器除视场面外的其余5个面HEPP-H-反符合探测器9第9页/共19页HEPP-H探测器组成-量能器塑料闪烁体/CsI晶体光导光电倍增管HEPP-H的量能器部分，由5层的晶体构成。晶体单元包括：PS/CsI(Tl)、光导、光电倍增管三部分组成。晶体尺寸120mm×120mm×30mm10双PMT读出增加了探测器的可靠性第10页/共19页11HEPP-H－PMT选择HEPP-H光电倍增管与晶体的光谱匹配PMT的性能参数选择这种光电倍增管的原因为：R7600-300使用硼硅酸盐玻璃窗，双碱光阴极

这保证了光电倍增管的高量子效率。R7600-300有10个打拿级，在800V的电压下，

光电倍增管的增益可达到106以上。光电倍增管的上升时间小于2ns，

电子渡越时间小于10ns光电倍增管暗电流的典型值小于2nA，

暗计数小于200个/s。具有较好的抗磁场影响性能。工作和储存温度为：-80℃~+50℃具有很好的抗辐照和耐振动性。有很好的长期稳定性。第11页/共19页HEPP-H光电倍增管测试12

点亮LED的脉冲信号光电倍增管信号光电倍增管增益曲线第12页/共19页HEPP-H光电倍增管分压器13

光电倍增管的分压器负责给光电倍增管各打拿极提供高压，并输出信号。R7600分压器有十个打拿极，工作电压400-800V，分压器由一个电阻串组成，负高压经过一个限流电阻与光阴极连接，R1-R11负责为各打拿极提供电压，在分压器的最后几级（8-10）因为电流相对较大，加有限流电阻和稳压电容，信号由阳极输出（为电荷信号）。光电倍增管分压器原理图光电倍增管分压器PCB图第13页/共19页光电倍增管各打拿极信号测试14信号衰减30倍信号衰减4倍第14页/共19页HEPP-H光电倍增管环境试验15

R7600随机振动试验照片

晶体单元随机振动及热真空试验照片

为满足航天要求，PMT及晶体单元要满足一定的力学、热真空等环境试验要求。试验条件为：

随机振动试验，验收级8.5Grms，鉴定级13.6Grms；晶体单元热真空试验（加高压），6.5个循环，温度范围-35~+60，压力≤6.65×10-3Pa，每个循环在极端温度点达到温度平衡保持6个小时；冲击试验，验收级700g，鉴定级1000g，光电倍增管安装到整机后，随整机进行冲击试验。第15页/共19页HEPP-H光电倍增管试验结果16

随机振动前、后PMT增益变化

热真空试验前、后晶体单元宇宙线能谱对比冲击试验前、后晶体单元宇宙线能谱对比

抽样的两只PMT随机振动后的增益变化<3%；随整机进行的冲击试验后PMT增益变化小于2%；随晶体单元进行热真空试验后的PMT增益变化小于2%；均满足设计要求。第16页/共19页HEPP-H标定测试17