空间等离子体探测仪器标定用二维冷电子束的形成方法研究

以航天器为平台的空间等离子体实验要求利用性能已知的具有特殊性能的极弱电子（或离子）束流对探测仪器进行精确标定。目前空间等离子体探测仪器标定常用的热电子和光电子源都存在很多不足之处，例如热电子发射存在的时间延迟问题和光电子发射存在的固有光噪声问题。本项目围绕标定用电子束的稳定性、单色性、准平行性、均匀分布性等需求，将场致冷电子发射方法用于产生标定源的初始电子，并用电压驱动的微通道阵列对初始电子进行倍增放大、通量控制和减少角散度，然后用带通过滤器阵列对出射束进行高能量分辨率选择，最后经电子光学平行光管得到所需要能量范围的二维均匀分布冷电子束。该方法克服了热电子发射方法具有的电子发射时间延迟、非均匀性和不稳定性等缺点，同时克服了光电子发射存在的固光有噪声问题，具有成为新一代标定用电子源的潜力，也将为突破我国空间等离子体探测存在的标定瓶颈问题提供新思路。

本项目研究空间等离子体探测仪器标定用二维冷电子束的产生、能量过滤和加速传输过程。利用电压驱动的微通道冷电子发射阵列自身产生初始的稳定发射的冷电子，并采用两级能量过滤器结构获得低角散度的高能量分辨率电子束。最后经过电场位形可灵活调整的加速传输环节把低能电子加速到较高能量。项目基于原理和功能相似的方法，开展了上述冷电子束的形成过程的原理性实验研究和诊断。实验诊断结果初步表明，项目提出的二维冷电子束的形成方法，为空间等离子体探测仪地面和天基在轨定标提供了一种新途径。