天基晶体量能器在轨标定方法研究

During the study of the high energy cosmic ray, several astronomical satellites had been launched by 2013. Almost all of them were epuipped with calorimeter and tracker. Although the calibration method of the calorimeter had been well studied, they were all designed to detect relative low energy range and not suitable for high energy range. The program will develop a new calibration method using pure ionization energy loss caused by nucleus in cosmic ray. Considerng the proton is the major backgroud in measurement of the cosmic ray, we will also develop a data sample selection strategy to enhance the e/p discimination.

在高能宇宙线的探测中，世界各国已先后发射了多颗天文观测卫星。这些卫星通常采用量能器与径迹探测器联合工作的方法来测量宇宙线。虽然卫星上量能器的标定方法已经相当成熟，但其针对的探测能段均较低，在更高能段这些常规的标定方法便不再适用。本项目将针对国内外即将发射的天文观测卫星，研究一种适用于高能段的在轨标定方法。计划采用宇宙线中高能核素在探测器中的纯电离能损来实现对能量器的在轨标定。同时考虑大部分宇宙线粒子探测的主要本底为质子，本项目将发展一套方法来提高电子与质子的鉴别能力。

在高能宇宙线探测研究领域，国内外各国先后发射了多颗天文观测卫星。这些卫星通常采用量能器与径迹探测器联合工作的方法来测量粒子的方向和能量。在低能段，量能器的在轨标定已经比较成熟，但均尚未解决对高能段的能标进行在轨刻度。本项目将针对国内外即将发射的天文观测卫星，采用宇宙线中高能核素在探测器中的纯电离能损来实现对探测器高能段的在轨标定。本课题的主要研究内容为：模拟仿真，触发物理逻辑设计，束流实验和在轨标定。本课题基于Geant4开发了一套了模拟仿真软件，详细描述了探测器的几何结构，被暗物质粒子探测卫星国际合作组用作官方模拟数据的生产软件。同时本项目设计的触发逻辑，为暗物质粒子探测卫星触发系统的设计提供了物理依据。最终通过对暗物质粒子探测卫星的束流实验和在轨数据的分析对探测器高能段的能量线性进行了刻度，发现测量值的相关偏差小于1%。