作为中国第一颗地震探索技术重大创新的中国电磁卫星(The China Seismo-Electromagnetic Satellite)，简称CSES，是中国第一个立体地震观测体系的天基平台。CSES的科学目标是探测全球空间电磁场、等离子体及高能粒子等信息，尤其要利用卫星对中国境内的这些信息进行收集，为寻找地震前兆信息、空间环境监测预报和地球系统科学研究提供服务。　　电磁试验卫星的高能粒子探测器载荷(High Energy Particle Package-HEPP)为CSES八个载荷之一，主要用于探寻地震前空间高能带电粒子（电子和质子）的短时变化。HEPP有两个高能粒子探测器载荷:高能粒子探测器高能段载荷(HEPP-H)和高能粒子探测器低能段载荷(HEPP-L)，它们分别的探测能区为:HEPP-L(电子0.1～3MeV，质子2～20MeV);HEPP-H(电子2～50MeV，质子15～200MeV)。HEPP-H由硅条探测器、量能器以及反符合探测器组成一个高能粒子望远镜系统:硅条探测器由两块双面硅条探测器(DSSD)组成，主要用于决定粒子的入射角度，HEPP-H是国内首次将DSSD用于粒子入射方向测量的空间探测器载荷;量能器由塑料闪烁体量能器与碘化铯量能器两部分组成，其中的塑料闪烁体量能器还兼提供数据采集触发信号的功能，并与碘化铯量能器、DSSD组成△E-E粒子鉴别系统;反符合探测器由包围量能器（除探测面外）的五块塑料闪烁体构成，用于排除视场外入射和穿透量能器的无效事例，确保采集数据的有效性。　　作者参与了电磁试验卫星高能粒子探测器高能段载荷的研制，并且负责承担完成硅条探测器与反符合探测器的研制与测试工作。本文重点介绍的内容和工作如下:　　(1)研制了与DSSD相匹配的大动态范围、低噪声、高集成度前端读出电子学系统。该系统是HEPP-H研制过程中的难点，通道数量多（128路，占探测器电子学通道总数的86.5％），前端电子学根据物理需求必须具有较大的动态范围。由于DSSD需要测量最小电离粒子的能量损失，因此前端电子学需要有较低的噪声水平。探测器为卫星载荷，在满足基本电子学性能要求的前提下，还要达到低功耗、高集成度，这对DSSD系统的研制提出了巨大挑战。作者选用ASIC芯片VA140，精心设计了DSSD系统的前端放大器，并通过一系列测试验证了设计的可行性，攻克了技术难关。作者还完成了DSSD前端读出电子学核心芯片VA140的管壳封装设计，提出正样芯片的筛选标准并完成了正样芯片的筛选。　　(2)完成了DSSD系统的FPGA软件编写与测试。卫星平台对载荷的数据包大小有明确的限制，而DSSD系统由于通道数较多，必须在FPGA在线处理程序中对数据进行压缩，并同时保证不漏掉有效的事例。作者利用有限的FPGA内部资源，对DSSD系统的FPGA在线数据采集程序进行不断地优化，制定了两种FPGA数据采集模式（基线模式与事例模式），兼顾了对DSSD全通道状态的监测和在保留有效事例前提下对数据的压缩。程序同时设置了专用的存储器空间，可以通过上传指令对DSSD数据采集系统中的参数进行调整，以应对DSSD系统在轨道运行期间可能面对的各种情况。作者完成的DSSD系统FPGA软件在各个验收阶段的束流试验中工作正常。　　(3)使用信号发生器、放射源与宇宙线，完成了DSSD读出电子学系统的测试。在载荷研制的初期阶段，利用信号发生器对VA140芯片进行了基本性能测试;在HEPP-H研制初期的有限测试条件下，设计了由VA140构建的DSSD前端读出电子学;用不同厚度硅片探测器，在常温下采集207Bi放射源的电子能谱;利用地面宇宙线μ子对DSSD系统进行了最小电离粒子的测试。通过上述实验，验证了使用ASIC芯片VA140作为硅探测器前端放大器的可行性。　　(4)利用加速器束流装置对HEPP-H进行覆盖大部分探测能区的高能粒子测试，重点对DSSD系统的束流试验实验结果进行分析与总结。用于测量粒子入射方向的DSSD系统，必须使用加速器束流对探测器的粒子入射点二维分布、能量响应以及入射角分布进行测量。作者利用国内极有限的加速器束流资源开展试验:在高能所E3实验束与兰州重离子加速器束流对HEPP-H的DSSD系统完成了质子束流试验;在电磁卫星项目组新建设的电子加速器上完成了DSSD系统的电子束流试验。对几次束流试验的结果进行分析并进行相应修正基础后，重建出粒子的入射位置二维分布与粒子入射角分布。由于国内对DSSD开展的束流试验较少，作者得到的实验结果与分析方法可以为今后的DSSD束流试验提供有重要价值的参考。　　(5)完成反符合探测器的读出电子学设计与性能测试。利用宇宙线μ子测定了反符合探测器的效率;利用北京正负电子对撞机提供的46MeV～433MeV质子束流，开展了反符合探测器工作高压、输出信号均匀性等试验，测量了不同能量质子的沉积能谱。这些试验结果，直接验证了反符合探测器设计满足要求。　　(6)参加一系列的HEPP-H的可靠性试验。这些试验结果，保证了载荷的正常发射及运行。　　本文的创新点有如下几个方面:　　(1)研制的读出电子学系统与DSSD探测器相匹配，具有大动态范围、低噪声和高集成度的特点，用于中国第一颗电磁卫星的高能粒子探测器。　　(2)所设计的高能粒子探测器的FPGA控制软件不仅实现对高能粒子探测器读出电子学系统的控制，还可以通过上传指令改变程序参数，以应对探测器系统在空间轨道的复杂环境中遇到的各种情况，保证系统工作正常。　　(3)利用多种方法对所研制的探测器与读出电子学系统进行测试，比如信号发生器、放射源、宇宙线与多种大型束流试验装置。对束流试验数据的处理与分析结果，不仅验证了系统设计的可行性，还对完成了对探测器的标定，是高能粒子探测器研制中的新尝试。　　作者负责完成的硅条探测器与反符合探测器，在研制流程中的电性件、鉴定件与正样件阶段，均顺利通过验收。