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地球辐射带又被称为范艾伦辐射带,由地球附近的近层宇宙空间中包围着地球的高能带电粒子组成,与太阳活动和地磁场有着相当密切的联系。空间带电粒子探测是空间科学研究的主要手段之一,在太阳活动与空间灾害天气监测,雷暴活动与地球空间辐射环境耦合机制研究等领域具有重要意义。与地球电磁异常可能相关的空间高能带电粒子暴(particle burst)最早于上世纪八十年代在俄罗斯的MARIYA上被探测到,此现象后来陆续被别的卫星,如GAMMA及PET等证实。国际上第一颗地球电磁卫星(DEMETER)上的高能带电粒子探测器(IDP)的能量测量范围在70keV到2MeV之间,其在运行期间观测到了大量与人工VLF源、地磁暴、及雷电等因素相关的空间高能带电粒子异常现象。为了进一步研究地球电磁异常与空间高能粒子暴是否有明确相关性,从实验观测角度来说,需要对高能带电粒子能量测量向上延伸。中国电磁监测试验卫星高能粒子探测器所要探测的能量在100keV至50MeV的高能电子和能量范围在2MeV至200MeV的高能质子,对探测器和电子学设计都提出了比较高的要求。高能粒子探测器分为三个探头,高能段探头(HEPP-H)、(?)低能段探头(HEPP-L)和太阳X射线监测器(HEPP-X),电子学系统涉及多种探测器信号的读出及处理。在导师指导下,作者独立完成了载荷整机电子学方案和触发逻辑的研究设计,并对信号处理流程和方法有较为全面的考虑,为各分系统的实现奠定了基础。并独立完成了望远镜系统原理样机电子学部分的研制工作,攻克了多项关键技术。高能粒子探测器望远镜系统由硅探测器构成,HEPP-L为金硅面垒探测器,HEPP-D为双面硅条探测器(Double-sided Silicon Strip Detectors,简称DSSD)。文章对硅探测器信号测量技术展开了深入的研究,设计了基于ASIC(Application Specific Integrated Circuit)的前端电子学系统。通过深入研究ASIC性能并加以灵活应用,解决了低噪声和高计数率等关键技术。并结合硅探测器和电荷灵敏放大器的特性,对电荷衰减及分配技术方面展开了细致的研究,取得了与理论研究相符的实验结果,确立了解决硅探测器与Front-end ASIC动态范围匹配问题的技术途径。为处理前端电子学系统数据,还设计了一套完整的地面数据处理系统,具有数据采集、预处理、控制、传输、实时能谱显示与处理等功能,在望远镜系统原理样机阶段的测试中工作良好。本文中硅探测器系统测试包含电子学性能测试和整机性能测试两部分。对电子学系统进行了噪声、线性和串扰测试,摸清了电子学性能。匹配硅探测器后,设计了放射源实验、宇宙线实验和激光实验等,实验结果显示系统工作良好。其中脉冲激光实验在国内硅探测器系统测试中属于首次尝试,并取得了初步结果。除此之外,为满足航天产品对可靠性和抗辐照性能的特殊要求,作者还专门为解决电子学系统的单粒子效应和电离总剂量效应设计了限流自恢复和星上自检等特殊功能电路,并设计了地面辐照实验方案。