高能宇宙辐射探测设施(HERD)为未来中国空间站上规划中的科学载荷之一，其探测能力比国家已有的同类实验有接近一个数量级的提高，将成为中国空间站上标志性的旗舰级大型科学实验装置。HERD的科学目标是：以前所未有的灵敏度寻找和研究暗物质粒子，精确测量银河系宇宙线的成分和能谱，同时开展天体高能伽玛射线巡天观测。其中读出系统采用阴极高速选通像增强器实现对输出的光信号进行增强、延迟，替代传统的光电倍增管(PMT)检测系统，通过高频采集系统，为实现超大容量的量能器信号检测提供技术途径。

2017年10月2日至11月1日，空间高能宇宙辐射探测设施（HERD）项目第二版原理样机在欧洲核子中心（CERN）利用其超能质子束线（SPS）的H2和H4线站进行了束流实验。本次实验计划利用质子束流（proton beam）对量能器能量分辨、各项同性测量、粒子鉴别等关键技术指标和核心功能进行了验证。来自中科院高能所、西安光机所，广西大学，北京滨松，意大利佩鲁贾大学、巴里大学、莱切大学，瑞士日内瓦大学等单位共计约30人参加了此次实验。

我所研制的两套增强型相机负责高、低量程光纤信号的读取，相机采用像增强器+sCMOS的IsCMOS技术，具有高灵敏（1光子/像素）、高帧频（500FPS）、大动态范围（1000:1）以及高能量响应线性度的先进特性，满足了量能器多路光脉冲信号的高精度读出与实时存储的苛刻需求，并且具有高可靠性，在实验现场24小时连续满负荷工作，为束流实验采集了近100TB原始数据，圆满完成了任务。

经初步分析，HERD原理样机能量分辨率好于1.3%@200 GeV e-，实现了预期实验目标。实验结果表明，三维量能器方案和光纤+增强型相机信号读出方案进行高能量分辨和大动态范围观测是完全可行的，本次实验结果是证明HERD项目技术可行的决定性一步。

实验间隙，HERD国际合作组在CERN举行了第五次国际研讨会议，总结近一年来的工作进展，汇报束流实验情况，并就下一步工作事项进行了详细部署。高能所计划研制第三版原理样机，于2018年安排HERD进入工程研制前的最后一次束流验证实验。

图1 IsCMOS原理样机

图2 HERD原理样机在H2束线安装现场

图3 200GeV电子入射量能器的重建能谱。能量分辨率1.3%@200 GeV，达到了预期目标

图4 HERD第五次国际研讨会合影

来源：西安光机所