Journal of Astronomy and Space Sciences

The Korean Space Science Society (한국우주과학회)
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DESIGN OF COMPACT PARTICLE DETECTOR SYSTEM USING FPGA FOR SPACE PARTICLE ENVIRONMENT MEASUREMENT

FPGA를 이용한 우주 입자환경 관측용 초소형 입자검출기 시스템 설계

  • Ryu, K. (Satellite Technology Research Center, KAIST) ;
  • Oh, D.S. (Satellite Technology Research Center, KAIST) ;
  • Kim, S.J. (Satellite Technology Research Center, KAIST) ;
  • Kim, H.J. (Satellite Technology Research Center, KAIST) ;
  • Lee, J.J. (Satellite Technology Research Center, KAIST) ;
  • Shin, G.H. (Satellite Technology Research Center, KAIST) ;
  • Ko, D.H. (Department of Physics, KAIST) ;
  • Min, K.W. (Department of Physics, KAIST) ;
  • Hwang, J.A. (Department of Physics, KAIST)
  • 유광선 (한국과학기술원 인공위성연구센터) ;
  • 오대수 (한국과학기술원 인공위성연구센터) ;
  • 김성준 (한국과학기술원 인공위성연구센터) ;
  • 김희준 (한국과학기술원 인공위성연구센터) ;
  • 이재진 (한국과학기술원 인공위성연구센터) ;
  • 신구환 (한국과학기술원 인공위성연구센터) ;
  • 고대호 (한국과학기술원 물리학과) ;
  • 민경욱 (한국과학기술원 물리학과) ;
  • 황정아 (한국과학기술원 물리학과)
  • Published : 2007.06.10
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Abstract

We have designed a high resolution proton and electron telescope for the detection of high energy particles, which constitute a major part of the space environment. The flux of the particles, in the satellite orbits, can vary abruptly according to the position and solar activities. In this study, a conceptual design of the detector, for adapting these variations with a high energy resolution, was made and the performance was estimated. In addition, a parallel processing algorithm was devised and embodied using FPGA for the high speed data processing, capable of detecting high flux without losing energy resolution, on board a satellite.

우주환경의 주 요소인 고에너지 입자를 검출하기 위한 고분해능 전자 및 양성자 검출기를 설계하였다. 전자와 양성자의 flux는 궤도상의 위치나 태양활동에 따라 급격하게 변할 수 있다. 이러한 상황에서 높은 에너지 분해능으로 입자환경을 검출, 연구하기 위한 검출기의 개념설계를 시도하였으며, 이를 실제 우주환경에서 어느 정도의 성능을 가질 수 있는지를 예측하여 보았다. 또한, 높은 입자 플럭스에도 정상적인 측정이 가능할 수 있도록 FPGA를 이용한 병렬 처리 알고리즘을 고안하고 전산모사 기법을 통하여 성능을 평가하였다.

Keywords

References

  1. 신영훈 2000, 박사학위논문, 한국과학기술원
  2. Baker, D. N., Mason, G. M., Figueroa, O., Colon, G., Watzin, J. G., & Aleman, R. M. 1993, IEEE Trans. Geosci. & Remote Sens., 31, 531 https://doi.org/10.1109/36.225519
  3. Blake, J. B., Fenreu, J. F., Friesen, L. M., & Johnson, B. M. 1995, Space Science Rev., 71, 531 https://doi.org/10.1007/BF00751340
  4. Edelstein, J., Min, K.-W., Han, W., Korpela, E. J., Nishikida, K, Welsh, B. Y., Heiles, C., Adolfo, J., Bowen, M., Feuerstein, W. M., McKee, K., Lim, J.-T., Ryu, K., Shinn, J.- H., Nam, U.-W., Park, J. -H., Yuk, I. -S., Jin, H., Seon, K. -I., Lee, D. -H., & Sim, E. 2006, The Astrophysical Journal, 644, L153 https://doi.org/10.1086/505208
  5. Freden, S. C. 1969, Space Science Rev., 9, 198 https://doi.org/10.1007/BF00215633
  6. Hastings, D. & Garrett, H. 1996, Spacecraft-Environment Interactions (New York: Cambridge Univ. Press), p.208
  7. Lee, J. J., Parks, G. K., Min, K. W., Kim, H. J., Park, J., Hwang, J., McCarthy, M. P., Lee, E., Ryu, K. S., Lim, J. T., Sim, E. S., Lee, H. W., Kang, K. I., & Park, H. Y. 2005, Geophysical Research Letters, 32, L13106 https://doi.org/10.1029/2004GL021110
  8. Lin, R. P., Anderson, K. A., Ashford, S., Carlson, C., Curtis, D., Ergun, R., Larson, D., McFadden, J., McCarthy, M., Parks, G. K., Reme, H., Bosqued, J. M., Coutelier, J., Cotin, F., D'uston, C., Wenzel, K. -P., Sanderson, T. R., Henrion, J., Ronnet, J. C., & Paschmann, G. 1995, Space Science Rev., 71, 125 https://doi.org/10.1007/BF00751328
  9. Mason, G. M., Baker, D. N., Blake, J. B., Boughner, R. E., Callis, L. B., Cummings, A. C., Cummings, J. R., Greenspan, M. E., Hamilton, D. C., Hoverstadt, D., Kanekal, S. G., Klecker, B., Leske, R. L., Li, X., Looper, M. D., Mazur, J. E., Mewaldt, R. A., Oetliker, M., Scholer, M., Selesnick, R. S., Stone, E. C., con Rosenvinge, T. T., & Williams, D. L. 1998, in Aerospace Conference Proceedings, ed. R. A. Profet (Piscataway: IEEE Publishing Sevices), 5, 389
  10. Ryu, K., Min, K. W., Park, J. W., Lee, D. H., Han, W., Nam, U. W., Park, J. H., Edelstein, J., Korpela, E. J., Nishikida, K., & van Dishoeck, E. F. 2006, The Astrophysical Journal, 644, L185 https://doi.org/10.1086/505203
  11. Schriver, D. & Haerendel, G. 1991, J. Geophys. Res., 96, 11403
  12. Schwank, J. 2002, in Total Dose Effects in MOS Devices, IEEE NSREC Short Course Notebook, ed. D. G. Platteter (Piscataway: IEEE Publishing Sevices), p.81
  13. Sigsbee, K., Cattell, C. A., Lysak, R. L., Carlson, C. W., Ergun, R. E., McFadden, J. P., Mozer, F., Elphic, R. C., Strangeway, R. J., Tsuruda, K., Yamamoto, T., Kokubun, S., Fairfield, D., Pfaff, R., Parks, G., & Brittmacher, M. 1998, Geophys. Res. Lett., 25, 2077 https://doi.org/10.1029/97GL03769
  14. Tsoulfanidis, N. 1983, Measurement and Detection of Radiation (Washington: Hemisphere Pub. Corp.; New York: McGraw-Hill), pp.115-164
  15. Van Allen, J. A., McIlwain, C. E., & Ludwig, G. H. 1959, J. Geophys. Res., 64, 271 https://doi.org/10.1029/JZ064i003p00271
  16. Weatherford, T. 2002, in Total Dose Effects in MOS Devices, IEEE NSREC Short Course Notebook, ed. D. G. Platteter (Piscataway: IEEE Publishing Sevices), p.205