为了掌握微通道板探测器的X射线脉冲信号观测能力, 利用X射线脉冲星地面实验装置, 开展了长时间的不同流强和不同背景噪声强度下的微通道板探测器脉冲信号探测实验, 并建立了一套X射线探测器脉冲观测能力评估方法, 推导出基于光子计时模式下X射线探测器的脉冲信号信噪比、脉冲轮廓相似度、脉冲到达时间精度和最小可探测功率的关系表达式.实验中, 利用面积20 cm2的微通道板探测器开展了8组10 000 s的实验, 采集到有效观测数据, 然后搜索最佳脉冲周期, 重构观测脉冲轮廓, 估计脉冲轮廓特征参数.实验表明, 微通道板探测器具备良好的X射线脉冲信号观测与恢复能力, 在较弱脉冲信号强度(光子流量密度为0.05 ph/cm2/s)和较强背景噪声(背景噪声强度是脉冲信号的16倍)下获取观测脉冲轮廓的信噪比、相似度、脉冲到达时间观测精度分别为35.73、88.38%、51.53 μs和64.89、89.72%、29.24 μs, 验证了微通道板探测器具备一定的暗弱X射线脉冲星观测能力, 且微通道板探测器的脉冲探测能力随着脉冲信号强度增加、背景噪声强度减弱、累积观测时间增加而提升.

针对用于大面阵微通道板探测器的电子学采集系统研制难度大的问题,提出了多个探测单元共享一个微带线接收阳极的解决方案.依据微带线原理,设计了阻抗匹配的双通道共享阳极和四通道共享阳极.按照判定多通道共享阳极可用的基本标准,对这两种共享阳极进行了信号传输特性和收集效率的实验验证.模拟实验显示,多通道共享阳极的信号传输呈现出无衰减、无畸变的状态,实验测试结果与模拟计算结果相吻合;双通道共享阳极计数率之和与四通道共享阳极计数率均近似等于单通道阳极计数率之和,相对误差分别为5.2%、7.4%.四通道共享阳极可以取代单通道阳极和双通道共享阳极,将多通道电子学采集系统的通道数目减少至原来的1/4,降低整个电子学采集系统的体积、重量和功耗.

为研究用于X射线脉冲星导航的探测系统性能,推导了在光子计数模式下探测系统的信噪比和最小可探测功率的关系表达式,并搭建测量信噪比和最小可探测功率的实验装置.测量了系统的最小可探测功率以及在不同光功率、不同累积时间和不同阈值电压条件下探测系统的信噪比.通过对X射线光子到达时间的测量,构造了X射线脉冲累积轮廓.实验表明: 随着光功率和累积时间的增加,累积脉冲轮廓的信噪比提高,累积脉冲轮廓趋于光滑;当阈值电压为-150 mV时,信噪比为26.3,累积脉冲轮廓最优;系统的最小可探测功率为3.5×10-16 W.