航天元器件单粒子效应实验中的单粒子监测方法研究

In this application, a new method of single-particle monitoring is presented to meet the requirement of single-event effect experiment of aerospace components. To reduce counting loss, microchannel plate detector is employed to detect electrons sputtered from the membrane. Coincidence measurement technique is used to decrease the miscount.Positions of incident particles are measured utilizing two one-dimensional position-sensitive detectors. This method can provide not only high precision and susceptivity on-line monitoring of a weak-beam but also positions of incident particles. It provides precise time and position information in the single-event effect experiment of aerospace components.

本项目针对目前单粒子效应地面重离子加速器模拟实验中弱束流测量误差较大的问题，提出了一种全新的单粒子监测方法。采用两个微通道板探测器对粒子穿过薄膜时产生的溅射电子进行符合测量，不仅可以降低漏计数率,还可以降低误计数率；粒子的位置也可由这两个探测器共同给出。该方法在实现高精度、高灵敏度的单粒子注量实时监测的同时，还能给出每个粒子的具体位置，可为航天元器件单粒子效应地面实验提供精确的粒子事件信息。

本项目针对目前单粒子效应地面重离子加速器模拟实验中弱束流测量误差较大的问题，提出了一种全新的单粒子监测方法，即采用两个MCP 探测器分别对中高能重离子穿过薄膜时溅射出来的多个背溅射电子和透射溅射电子进行符合测量。据此设计了只包含电场的单粒子监测装置，用COMSOL Multiphysics软件对整个装置进行了建模，并模拟了背溅射电子和透射溅射电子在装置电场中的飞行轨迹。模拟结果表明只加电场时，二次电子的束斑比较大，无法达到所需的入射离子位置的重建精度。在模型中引入了垂直于靶平面的轴向磁场可以减小二次电子束斑，增大入射离子位置的重建精度。根据模拟结果，对研究方案进行了调整，设计加工了包含电场和磁场的单粒子监测装置，包括发展了二次电子引导电磁场构型，设计了菱形像素块二维位置灵敏阳极，研制了专用的谱仪放大器和定时放大器；对二维位置灵敏探测器进行了实验测试。该装置将为单粒子效应地面重离子加速器模拟实验提供精确的离子注量数据；通过重建每个入射离子的位置，参照单粒子事件发生的时间，可以判断单粒子事件发生的位置。