利用扭摆与紫外LED器件研究天琴计划的电荷管理

摘要： 天琴计划是中国提出的一个空间引力波观测站概念，由三颗无拖曳航天器环绕地球运行，用于探测毫赫兹频段的引力波。其作为干涉仪镜面的孤立测试质量体上不可避免地会积累电荷。针对GP-B、LISA、LISA探路者及天琴任务等空间引力实验中电荷诱发的噪声问题，研发了基于紫外（UV）光的电荷管理系统。相较于汞灯，紫外LED作为一种新型紫外光源具有体积更小、重量更轻、功耗更低且效率更高等优势。因此开展紫外LED与惯性传感器组合的地面测试至关重要。本文阐述了基于紫外LED的电荷管理系统的研制过程，展示了该系统在类天琴测试质量体扭摆装置中的应用，并评估了其电荷管理性能。实验结果表明：通过紫外光照可使孤立测试质量体带正电或负电，充放电速率均可达到10^5 e/s以上量级，且扭摆电荷谱测量显示其白噪声水平相当于～5×10^5 e/Hz^(1/2)，满足天琴计划要求。