1、紫臺(tái)空間探測的發(fā)展計(jì)劃2、硅微條探測器的應(yīng)用需求3、大面積硅微條探測器的研制4、將來的計(jì)劃及總結(jié)報(bào)告提綱1空間探測的優(yōu)勢(shì)2全波段天從射電到伽瑪eV-1015eV大氣吸收紅外、紫外、X射線、伽瑪射線空間探測的優(yōu)勢(shì)宇宙射線和大氣作用同樣也會(huì)發(fā)生簇射而產(chǎn)生大量的次級(jí)粒子。原初高能宇宙線的探測，空間比地面有不可替代的優(yōu)勢(shì)。3紫臺(tái)空間探測的發(fā)展計(jì)劃高能宇宙線、伽瑪射線觀測：宇宙的起源，如反物質(zhì)、暗物質(zhì)粒子的探測；高能宇宙線的起源和傳播；伽瑪射線天文等；完成了暗物質(zhì)粒子探測衛(wèi)星DAMPE（2015年底發(fā)射成功）太陽的X/伽瑪射線觀測：研究太陽磁場、太陽耀斑、日冕物質(zhì)拋射等；紫臺(tái)在太陽物理的研究方面有比較大的隊(duì)伍；月球、行星的伽瑪射線探測：行星表面元素探測，研究太陽系早期物質(zhì)分布，同時(shí)也對(duì)認(rèn)識(shí)太陽系46億年的演化過程具有重要意義；完成了嫦娥一號(hào)、二號(hào)上的伽瑪射線譜儀；4紫臺(tái)空間探測的發(fā)展計(jì)劃5高能伽瑪射線的空間探測計(jì)劃盤古計(jì)劃：高精度（0.2度@1GeV）的測量伽瑪射線“GeV”超，先導(dǎo)A空間預(yù)研支持；HERD（紫臺(tái)參與）：高能宇宙輻射探測設(shè)施，10TeV的電子/伽瑪射線觀測，PeV以上的宇宙線觀測，用于研究暗物質(zhì)以及宇宙線起源；太陽X射線、伽瑪射線的探測計(jì)劃HXI：太陽硬X射線成像儀，先進(jìn)天基太陽天文臺(tái)的載荷之一，10kev-300kev的X射線成像，空間調(diào)制成像，用于研究太陽磁場、太陽耀斑、日冕物質(zhì)拋射三者之間的內(nèi)在物理聯(lián)系。先導(dǎo)專項(xiàng)，即將正式立項(xiàng)；LASGA：大面積太陽伽瑪射線譜儀，安裝在中國空間站實(shí)驗(yàn)艙II上，10keV到GeV的伽瑪射線能譜測量，用于研究太陽耀斑的物理起源和觸發(fā)機(jī)制研究。載人航天項(xiàng)目，即將立項(xiàng)；月球、行星伽瑪射線探測行星表面元素的探測：目前紫臺(tái)正在進(jìn)行小行星探測方面的項(xiàng)目申請(qǐng)，開展預(yù)研工作；HERD和盤古計(jì)劃6HERD（中國空間站）觀測目標(biāo)：電子/伽瑪、宇宙線能段：~10TeV(電子、伽瑪）特點(diǎn)：采用了小粒度的量能器（3D量能器），大大提高粒子鑒別能力盤古計(jì)劃（衛(wèi)星）觀測目標(biāo)：伽瑪射線天文、“GeV”超能段：~10GeV特點(diǎn)：采用~50層的硅微條，大大提高了伽瑪射線的方向測量（1度@0.1GeV)LASGA和HXI77LASGALASGA（中國空間站）觀測目標(biāo)：伽瑪能段：10keV-GeV特點(diǎn)：采用高能量分辨的溴化鑭晶體HXI（衛(wèi)星）觀測目標(biāo)：X射線成像（優(yōu)于6”）能段：10kev-300kev特點(diǎn)：空間調(diào)制，傅立葉變換，高能量分辨的溴化鑭晶體1、紫臺(tái)空間探測的發(fā)展計(jì)劃2、硅微條探測器的應(yīng)用需求3、大面積硅微條探測器的研制4、將來的計(jì)劃及總結(jié)報(bào)告提綱8伽瑪射線觀測技術(shù)要求高能伽瑪射線/宇宙線觀測方法：粒子（核）物理實(shí)驗(yàn)技術(shù)+航天技術(shù)+天文磁譜儀，如AMS-02，PAMELA；反符合+徑跡測量+量能器，如FERMI-GLAST、CALET、DAMPE；技術(shù)特點(diǎn)：能量高，粒子性無法聚焦，需要足夠的重量來“阻擋”；本底高，需要有強(qiáng)的粒子鑒別能力；科學(xué)研究對(duì)探測儀器要求越來越高：更寬的能段、更好的能量分辨；更小的角分辨（徑跡測量）、更低的本底（反符合）；9粒子的徑跡（成像）需要利用位置靈敏的探測器“新技術(shù)”的研發(fā)空間探測為了降低分險(xiǎn)一般采用地面成熟的技術(shù)；位置靈敏探測器的研發(fā)選擇氣體探測器（多絲室、微結(jié)構(gòu)氣體探測器等），大面積，低成本，但真空下容易漏氣；閃爍探測器（閃爍光纖），位置分辨比較低；常溫半導(dǎo)體探測器，位置分辨高，方便在真空下封裝，缺點(diǎn)是價(jià)格貴。硅基的有硅微條、硅像素探測器，其他如CZT像素探測器等。10“新技術(shù)”的研發(fā)紫臺(tái)空間天文實(shí)驗(yàn)室目前主要集中大面積硅微條探測器的研發(fā)，為將來可能的伽瑪射線觀測計(jì)劃做準(zhǔn)備。硅微條探測器主要針對(duì)高能伽瑪粒子的空間探測，高能伽瑪粒子流量低，需要大面積的探測器，而硅微條容易通過多片的鍵合形成大面積的徑跡探測；相對(duì)像素型探測器需要比較少的讀出電子學(xué)；主要工作包括以下幾個(gè)方面：大面積硅微條探測器的封裝；探測器的測試平臺(tái)的研發(fā)；探測器的模擬及在軌處理算法的研究；111、紫臺(tái)空間探測的發(fā)展計(jì)劃2、硅微條探測器的應(yīng)用需求3、大面積硅微條探測器的研制4、將來的計(jì)劃及總結(jié)報(bào)告提綱12大面積硅微條探測器的封裝暗物質(zhì)粒子探測衛(wèi)星上的硅微條探測器由高能所負(fù)責(zé)，探測器的封裝主要由日內(nèi)瓦大學(xué)、INFN佩魯賈完成；紫臺(tái)正在大面積硅微條探測器的封裝和前端電子學(xué)方面開展工作；目前已經(jīng)完成了一個(gè)原型樣機(jī)（和INFN佩魯賈合作）。13DAMPE上的硅微條探測器大面積硅微條探測器的封裝探測器的封裝包括（和INFN佩魯賈合作）：硅片使用濱松公司生產(chǎn)的硅片，尺寸為10cm*10cm*320um；硅片的裝配；檢查硅片的對(duì)準(zhǔn)；PCB點(diǎn)膠：導(dǎo)電膠和非導(dǎo)電膠PCB和硅片的粘接、固化；檢查硅片的粘連情況；探測器的鍵合；檢查鍵合強(qiáng)度等，完成硅微條模塊；將多個(gè)模塊粘接在鋁蜂窩平面上形成探測器；14大面積硅微條探測器的封裝15大面積硅微條探測器的封裝16多通道前端讀出電子學(xué)的研制對(duì)電子學(xué)的需求320um沉積能量~120kev/MIP，~32*103e-h整個(gè)硅片：總電容約為2824pF，暗電流~200nA；大面積硅微條需要多個(gè)硅片鍵合在一起，所以電子學(xué)需要面對(duì)比較大的電容和暗電流；電子學(xué)的選擇選用挪威IDEAS公司的VA140，AMS使用的VA64HDR9升級(jí)版本；17多通道前端讀出電子學(xué)的研制VA140共64通道/芯片動(dòng)態(tài)范圍為200fC（~40MIP）18多通道前端讀出電子學(xué)的研制原理樣機(jī)中完成了一個(gè)前端讀出板6個(gè)VA140芯片完成384個(gè)硅微條通道的讀出；其中3個(gè)VA140芯片級(jí)聯(lián)shiftout后，通過I-V變換、放大等再通過DAQ板的AD采樣讀出；19多通道前端讀出電子學(xué)的研制電子學(xué)主要完成以下測試基線及基線噪聲線性刻度：外部信號(hào)源和前端電子學(xué)自身的DAC刻度源測試結(jié)果20基線噪聲(連接兩個(gè)硅片)：commonnoise扣除前后7ADC->2ADC多通道前端讀出電子學(xué)的研制電子學(xué)線性刻度大部分通道能夠保持很好的線性每個(gè)芯片的ChannelNO.64發(fā)現(xiàn)線性很差封裝完探測器后，發(fā)現(xiàn)部分通道電子學(xué)線性刻度增益變差，可能是芯片封裝是輸入端沒處理好，受污染變臟導(dǎo)致和其他地方阻抗變低，使得相關(guān)通道工作不正常。21硅微條探測器的測試硅微條探測器測試方法放射源，如β源，能量沉積寬，但無空間分辨和能量分辨；宇宙線Moun測試加速器束流測試，比較不容易獲得激光測試，空間分辨高，可以快速檢查微條的情況測試結(jié)果目前主要使用β源（如鍶90）和宇宙線兩種方式；22硅微條探測器的測試宇宙線測試?yán)盟荛W做觸發(fā)；每隔1個(gè)小時(shí)測量一次基線；數(shù)據(jù)處理包括：扣除基線；扣除commonnoiseVAequalization等Cluster的尋找和沉積總能量的計(jì)算23硅微條探測器的測試宇宙線測試結(jié)果（簡單地統(tǒng)計(jì)所有方向入射的事例）1MIP=50ADC道，1道約為2.4kev(670ehpair)241、紫臺(tái)空間探測的發(fā)展計(jì)劃2、硅微條探測器的應(yīng)用需求3、大面積硅微條探測器的研制4、將來的計(jì)劃及總結(jié)報(bào)告提綱25將來的計(jì)劃及總結(jié)探測器的封裝在中科院修購專項(xiàng)的支持下，紫臺(tái)2017年計(jì)劃采購高性能自動(dòng)鍵合機(jī)、三維坐標(biāo)