Научная аппаратура спутника «Университетский-Татьяна-2» состоит из детектора, регистрирующего потоки заряженных частиц (ФЗК),  детекторов  ультрафиолетового и красного-инфракрасного излучения  (ДУФиК), позволяющих регистрировать медленные и быстрые вариации свечения атмосферы в двух диапазонах длин волн УФ (240-400нм) и К-ИК (610-800 нм).

Детектор УФ и ИК излучения

В детекторах ДУФиК использовались фотоэлектронные умножители (ФЭУ) Hamamatsu R1463. Полоса пропускания окон ФЭУ ограничены светофильтрами УФС1 (240-400 нм) и КС11(610-800 нм) толщиной 2 мм. Поле зрения 15º каждого из детекторов ограниченно коллиматором и ориентировано в надир, диаметр обозреваемой площади атмосферы 230 км. Коллиматор на входе ФЭУ, выполненный в виде набора отверстий диаметром 0,5 мм в пластине толщиной 2 мм,  ограничивает  поле зрения прибора до 14 ˚ и соответствует телесному углу обзора Ω=0.05 стер. Эффективная площадь фотокатода УФ ФЭУ S=0.4 см², ИК ФЭУ: 0,2 см² геометрический фактор детекторов УФ и ИК SΩ_УФ= 0,024 см²  стер и SΩ_ИК= 0,011 см²  стер.

Схема построения детектора показана на рис. 1.

Рис. 1 Детектор УФ и К – ИК излучения., 1 – ФЭУ, закрытый фильтромУФС1, 2 – ФЭУ, закрытый  фильтром КС11, 3 - блок электроники.

Так же, как на предыдущем спутнике, детекторы  предназначены для измерений в широком диапазоне фона свечения атмосферы: от малого фона свечения на ночной, неосвещенной луной стороне Земли до высокого фона при освещении атмосферы полной луной, а также в районах овала полярных сияний и при выходе спутника на дневную сторону Земли. В отличие от спутника «Университетский – Татьяна – 1» на спутнике «Университетский -  Татьяна - 2»  мониторинг атмосферы на дневной стороне орбиты происходит в постоянном режиме раз в минуту и не прерывается при выходе спутника на дневную сторону орбиты.

Детектор заряженных частиц

На спутнике «Университетский-Татьяна-2» детектор заряженных частиц (ФЗК, рис.2), приходящих из полусферы, направленной в надир, выполнен из сцинтилляционной пластины толщиной 5 мм и площадью 350 см², световой сигнал с которой регистрируется с помощью  ФЭУ того же типа, что и в детекторе УФ и ИК.  Пороговая  энергия  (1МэВ) для электронов, приходящих из  выбранной полусферы, задана алюминиевым фильтром толщиной 1 мм. Частицы, приходящие из противоположной полусферы, встречают большее количество вещества спутника и имеют  более высокий энергетический порог.

В каналах детектора ФЗК, как и в детекторе УФ сигнал анода  удерживается в 16 канале АЦП во всем диапазоне свечения сцинтилляционной пластины детектора.

Наличие детектора заряженных частиц с большой площадью регистрации позволяет экспериментально проверить, выходят ли электроны, ускоренные в атмосферном электрическом разряде, на орбиту спутника синхронно с вспышкой УФ. 

Рис. 2 Детектор заряженных частиц. 1– сцинтилляционная пластина, 2  –  световод , 3 – ФЭУ.

Для регистрации быстрых  вспышек излучения в атмосфере в детекторах (ДУФиК, ФЗК) временной профиль сигналов от ФЭУ производится идентичными каналами цифрового осциллографа с помощью 10 битового АЦП, измеряющего потенциалы анодов.

Система отбора  быстрых вспышек анализирует значение максимальной амплитуды   цифрового сигнала за период одна минута при времени интегрирования сигнала 1 мс. Если текущее приращение сигнала больше предыдущего, то происходит запись сигнала в память цифрового осциллографа. В течение минуты производится 6 10⁴ измерений и, если не произошло физически значимого явления, условие отбора выполняется за счет статистических флуктуаций числа фотоэлектронов на катоде.

Длительность развертки осциллографа равна 128 мс,  шаг развертки - 1 мс.  Первые 8 точек осциллограммы соответствуют  последним 8 точкам предыдущих 128 мс. Таким образом, максимальное значение цифрового сигнала АЦП, как правило, находится в восьмом канале осциллографа. Запись временного профиля сигналов от  ФЭУ, работающего в диапазоне длин волн К-ИК, и ФЭУ, работающего в детекторе ФЗК, запускается по сигналу УФ детектора.

Система управления детектором УФ отбирает каждую минуту вспышку с максимальной амплитудой сигнала. По сигналу системы управления (триггеру) данные о временном профиле события во всех ФЭУ (в УФ и КИ диапазонах излучения и в сцинтилляционной пластине ФЗК) записываются для передачи на Землю. Длина развёртки каждого из трёх временных профилей 128 мс.

Постоянная времени АРУ ~1с превышает длительность ожидаемых вспышек (транзиентных событий), так что в течение регистрации события ФЭУ работает с постоянным усилением, в линейном режиме в пределах диапазона работы АЦП  (N_макс=1023).  

Синхронное измерение сигнала вспышек в двух диапазонах длин волн, с одной стороны,  позволяет изучать отношение интенсивности УФ и ИК излучений для каждого события, а, с другой стороны, помогает производить достоверный отбор событий, так как одновременное случайное срабатывание двух каналов детектора, маловероятно.

В электронике детектора УФ Татьяны-2 установлен низкий уровень среднего сигнала (код N=16) и в каждом шаге развертки в 1 мс диапазон сигнала от уровня среднего до максимального (1023) шире, чем в детекторе первого спутника. Это позволило расширить диапазон линейного измерения

числа фотонов во вспышках.