Download this file

PDS_VERSION_ID               = PDS3                                          
LABEL_REVISION_NOTE          = "                                             
         2007-08-01 MESS:mick   V01 First Draft / Example,                   
         2007-10-07 MESS:chabot V02 Content added"                           
RECORD_TYPE                       = STREAM                                   
                                                                             
OBJECT                    = INSTRUMENT                                       
  INSTRUMENT_HOST_ID      = "MESS"                                           
  INSTRUMENT_ID           = "EPPS"                                           
                                                                             
  OBJECT                  = INSTRUMENT_INFORMATION                           
    INSTRUMENT_NAME       = "ENERGETIC PARTICLE AND PLASMA SPECTROMETER"     
    INSTRUMENT_TYPE       = "ENERGETIC PARTICLE AND PLASMA"                  
    INSTRUMENT_DESC       = "                                                
                                                                             
    The MErcury Surface, Space ENvironment, GEochemistry and Ranging         
    (MESSENGER) mission is designed to orbit Mercury following one Earth     
    flyby, two flybys of Venus and three of Mercury.  It launched in         
    August 2004 and will use these flybys to achieve an orbit insertion      
    around Mercury in March 2011.  Initial data collection will begin        
    during the three flybys of Mercury, and will primarily consist of        
    global mapping and measurements of the surface, atmosphere and           
    magnetosphere composition.  MESSENGER will remain in orbit for the       
    rest of the nominal mission, which is scheduled to end in March          
    2012. Once in orbit around Mercury it will begin a series of             
    observations using multiple instruments. These observations will         
    provide data to answer questions about the nature and composition of     
    the crust, tectonic history, the structure of the atmosphere and         
    magnetosphere, and the nature of the polar caps.                         
                                                                             
    The Energetic Particle and Plasma Spectrometer (EPPS) system             
    encompasses 2 instrument subsystems - the Energetic Particle             
    Spectrometer (EPS) and the Fast Imaging Plasma Spectrometer (FIPS).      
    EPS covers the energy range of 25 to ❯ 500 keV for electrons, and 10     
    keV/nucleon to ~3 MeV total energy for ions.  FIPS covers the            
    energy/ charge range of ❮ 50 eV/q to 20 keV/q.  The desired              
    throughput for FIPS charged particle and EPS event processing is 5       
    kHz.  The Johns Hopkins University/Applied Physics Laboratory            
    constructed the EPS instrument, while the FIPS instrument was            
    constructed by the University of Michigan Space Physics Research         
    Laboratory.                                                              
                                                                             
                                                                             
    FIPS Overview                                                            
    =============                                                            
    The FIPS sensor is designed to measure the distributions and             
    composition of magnetosphere ions, as well as to characterize the        
    nature of the planetary magnetic field of Mercury.  It will do this      
    by measuring the mass per charge, the energy per charge, and             
    incident angles for particles entering the sensor.  The particle         
    intensity is also calculated from the event rate information.  FIPS      
    generates a single 48-bit raw event packet format, which includes a      
    1-bit header that identifies the event as a proton event or a            
    non-proton event; an 11-bit time-of-flight (TOF) value; as well as       
    Wedge, Strip, and ZigZag values (each 12 bits in size). In addition,     
    the FIPS system generates counter and housekeeping information that      
    the EPPS software can access via the I2C bus interface.                  
                                                                             
    The FIPS consists of an electrostatic analyzer (ESA), located at the     
    entrance to the sensor, a post-acceleration chamber between the          
    output of the ESA and the carbon foil, and a time-of-flight              
    telescope.  The ESA at the entrance to the FIPS acts as a wide-angle     
    lens for ions.  It only allows ions with a specific energy/charge        
    band to enter through its output plane.  This band is stepped once       
    per second by changing the deflection voltage of the ESA.  A             
    measurement cycle consists of 64 deflection voltage steps in nominal     
    mode or 8 in burst mode.  Associated with each step in a scan is a       
    voltage setting, a threshold, a settling time, and a duration or         
    time interval after which the next voltage step is performed.  Ions      
    exit the output plane of the ESA and are then accelerated in the         
    post- acceleration chamber.  This acceleration is done to boost          
    low-energy ions to penetrate the carbon foil.  The acceleration also     
    helps to reduce energy straggling and angular scattering - effects       
    that cause degradation in mass resolution and imaging.  The carbon       
    foil serves as the source for secondary electrons, which are             
    scattered out by the penetration ions.  After penetrating the foil,      
    the particle resides within the TOF chamber where velocity and           
    incoming angle are computed.  Velocity is determined by the time         
    difference between the generation of secondary electrons in the          
    start foil and a stop surface, and angle is determined by spatially      
    imaging the position of the generation of the start secondary            
    electrons.  From the velocity, energy per charge, and the                
    post-acceleration potential, it is then possible to calculate the        
    mass per charge.  The measured species for the FIPS range from H to      
    Fe.                                                                      
                                                                             
    The FIPS instrument provides a single serial stream of event data to     
    the EPPS system at rates of up to 50000 events per second.  The EPPS     
    software maintains a mass distribution spectrum for the FIPS             
    instrument. This spectrum consists of a collection of 256 bins (each     
    24 bits wide) that count the number of events corresponding to mass-     
    per-charge values. In addition, the software maintains a set of 5        
    element energy spectra.  Each FIPS spectrum corresponds to a             
    specified mass-per-charge range and consists of 64 24-bit bins.  For     
    events whose mass-per-charge values fall within one of the selected      
    ranges, an energy value is computed and used to determine which bin      
    within the corresponding spectrum to increment. The spectra are          
    accumulated over an integral number of voltage scans, after which        
    they are compressed and output in telemetry.  FIPS also records 5        
    heavy-ion energy-summed images (called velocity distributions) for       
    each of the same 5 mass-per-charge values plus one for protons.  A       
    commanded number of raw events will be recorded at each scan level.      
                                                                             
                                                                             
    EPS Overview                                                             
    ============                                                             
    The EPS determines the distributions of the higher-energy                
    magnetospheric ion and electrons, including the composition of the       
    ions, to characterize the nature of the planetary field of Mercury.      
    It does this by measuring the energy and velocity of the particles       
    and then using a look-up table to determine the mass and therefore       
    the species of particle.  The measured species for the EPS include       
    H, He, CNO, Fe, and electrons.  Electrons are measured by                
    solid-state detectors behind absorbing aluminum flashing.                
                                                                             
    The EPS sensor consists of a 60-mm diameter, tuna-can-like cylinder,     
    in which a start foil and stop foil, wrapped around opposite curved      
    sides of the cylinder, constitute the TOF chamber.  An incoming          
    particle hits the start foil and scatters one or more electron,          
    which is attracted to the start-anode ground.  The particle              
    continues and hits the stop foil, scattering other electrons, which      
    are then attracted to the stop-anode ground. The solid-state             
    detectors outside of, but wrapped around the curved face of, the         
    stop foil, then detect the particle and measure the energy state.        
                                                                             
    The detectors are arranged so that each detector senses the events       
    within a given range of incidence angles.  Each of the 6 detector        
    modules is composed of 4 pixels: large and small ion and large and       
    small electron. This provides 24 detector elements.  At any one          
    time, 12 of the 24 elements are used (6 ion and 6 electron               
    detectors). Each of the 6 EPS detector modules also maintains its        
    own spectrum via 64 16-bit bins. 63 bins will count the                  
    particle/energy combinations of interest, and 1 will count the           
    remaining background events that do not fall in the particle/energy      
    combinations of interest.  The spectra are accumulated over a time       
    set by ground command, after which they are compressed and reported      
    in telemetry.                                                            
                                                                             
    The EPS system also includes 32 16-bit rate counters and 3 24-bit        
    rate counters that are read by the EPPS software every n seconds (n      
    specified by command).  EPS status and housekeeping data such as         
    voltages, currents, and temperatures are also periodically sampled.      
                                                                             
    The EPPS instrument is described in full detail in                       
    [ANDREWSETAL2007]."                                                      
                                                                             
                                                                             
  END_OBJECT                     = INSTRUMENT_INFORMATION                    
                                                                             
  OBJECT                         = INSTRUMENT_REFERENCE_INFO                 
    REFERENCE_KEY_ID               =  "ANDREWSETAL2007"                      
  END_OBJECT                     = INSTRUMENT_REFERENCE_INFO                 
                                                                             
END_OBJECT                     = INSTRUMENT                                  
END