基于地震电磁卫星的位置灵敏带电粒子探测器设计与模拟

摘要

为满足空间地震卫星带电粒子监测需求，进行位置灵敏带电粒子探测器的研制，实现对空间电离层高能带电粒子的粒子鉴别和其通量、能谱及抛射角等地震前兆密切相关参数的测量。为揭示地震孕育、发生过程中“岩石圈-大气层-电离层”耦合机理提供基础数据，并为地震预测预报提供重要的科学判据。rn 本文采用两片位置灵敏双边读出硅条探测器(DSSSD)构成望眼镜系统，在对不同种类不同能量范围的带电粒子进行鉴别的同时，实现入射带电粒子位置及角度的精确测量。结合MONTE CARLO仿真模拟(Geant4)与实验测试，对探测器进行模拟和优化设计结构与参数优化。利用Geant4程序对探测器系统，对不同探测器厚度、结构情况下不同种类入射带电粒子能谱，位置分布、角分辨等进行模拟。对比目前国际已在轨运行的地震电磁卫星高能粒子探测器，设计方案在能量测量精度、动态范围，粒子抛射角测量精度，粒子鉴别能力上都有所提高。由于可实现对空间带电粒子的多种类、宽能谱，多参数测量，因而研究成果既可适用于中国地震电磁卫星的应用需求，同时又可为太阳活动监测及空间环境预报服务。