A low-energy particle experiment for both ion and electron measurements using a single microchannel plate-based detector

使用基于单个微通道板的探测器进行离子和电子测量的低能粒子实验

引用

Yokota, S., Saito, Y., & Asamura, K. (2024). 使用单个微通道板探测器同时测量离子和电子的低能粒子实验。《地球、行星与空间》，76(50)。https://doi.org/10.1186/s40623-024-01997-7 

关键词

  • 静电分析仪 (ESA)
  • 空间等离子体测量
  • SS520-3 探空火箭
  • 离子和电子测量
  • 微通道板 (MCP)
  • 碳箔
  • 低能粒子实验 (LEP)

简介

本文介绍了低能粒子 (LEP) 实验，并详细介绍了其创新设计，该实验使用单个微通道板 (MCP) 探测器交替测量离子和电子，从而提高了空间等离子体观测的资源效率。

摘要

本文介绍了一种低能粒子 (LEP) 实验，该实验采用一种创新方法测量空间中的离子和电子。该方法采用基于微通道板 (MCP) 的单探测器（通常用于电子），通过在探测器和顶帽静电分析器 (ESA) 之间添加超薄碳箔来同时探测这两种粒子。该实验通过交替测量离子和电子来实现这一点，并切换ESA高压电源的极性，从而可以探测到碳箔在离子或电子撞击时发射的二次电子。与使用独立探测器探测离子和电子的传统方法相比，这种设计显著降低了所需资源。

本文详细介绍了 LEP 实验的仪器配置和测试，包括顶帽静电分析器和基于 MCP 的探测器的设计。模拟和实验室测试验证了实验的性能，证明了其能够精确测量离子和电子的能量和角度分布。

为了展示这项新技术的实用性，LEP实验被部署在SS520-3探空火箭任务上，该任务旨在研究地球磁层尖点区域的离子加速机制。火箭飞行期间收集的数据捕捉到了尖点区域离子和电子的预期特征，证实了该实验在实际观测环境中的有效性。

作者最后强调了这项技术在未来空间等离子体研究中的潜力。LEP实验能够通过简化且资源高效的设计对离子和电子进行全面测量，使其特别适合使用小型卫星和立方体卫星进行多点观测，以及更深层的空间探索任务。

来源：https://link.springer.com/article/10.1186/s40623-024-01997-7

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