一种基于TOF×E方法的空间中能离子探测器设计与仿真

Abstract

对空间中几十keV到几MeV的中能离子进行成分、能谱和角分布进行测量，具有重要的科学价值和应用意义。中国在载人登月等深空探测计划中明确提出了对中能离子的探测需求，但当前尚未掌握中能离子测量技术。本文提出了一种基于SEE TOF×E方法的中能离子探测器方案，方案包括复合材料二次电子薄膜、电极、位置灵敏MCP探测器和SSD等核心部件的设计，可同时实现对5个方向的中能离子和4个方向的中能电子的测量。结合目前空间粒子探测载荷可实现的硬件时间分辨率、能量分辨率和仿真计算结果，可以发现，该设计可以在40 keV~5 MeV能量范围实现中能离子能谱测量；并能够对40 keV~5 MeV的H离子，45 keV~5 MeV的He离子，130 keV~5 MeV的O离子和240 keV~5 MeV的Fe离子进行离子成分分辨；同时可实现对20~500 keV的电子进行能谱测量。

Keywords

• 飞行时间法
• 质量分辨率
• 中能离子
• 中能电子
• 深空探测