[發(fā)明專利]一種空間高能電子和質(zhì)子的探測方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210451438.2
• 申請日: 2012-11-12
• 公開（公告）號: CN102944753A
• 公開（公告）日: 2013-02-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 把得東;楊生勝;薛玉雄;安恒;石紅;楊青
• 申請（專利權(quán)）人: 中國航天科技集團(tuán)公司第五研究院第五一〇研究所
• 主分類號: G01R29/00
• 分類號: G01R29/00
• 代理公司: 北京理工大學(xué)專利中心 11120
• 代理人: 楊志兵;付雷杰

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種空間高能電子和質(zhì)子的探測方法，具體涉及一種基于ΔE-E原理的利用半導(dǎo)體傳感器和閃爍體組成的粒子望遠(yuǎn)鏡對空間高能電子（0.3～6MeV）和質(zhì)子（8～200MeV）進(jìn)行探測的方法，屬于空間帶電粒子探測領(lǐng)域。

背景技術(shù)

高能電子和質(zhì)子是空間環(huán)境的重要組成部分。空間中能量高于250KeV的電子容易穿透航天器外殼而進(jìn)入航天器內(nèi)部，引起航天器的內(nèi)帶電效應(yīng)；能量高于8MeV的質(zhì)子，很容易導(dǎo)致使航天器材料或器件發(fā)生位移損傷效應(yīng)；能量更高的質(zhì)子，容易導(dǎo)致航天器上的器件發(fā)生單粒子效應(yīng)。這些效應(yīng)容易使航天器上的材料或器件性能退化，功能衰退，加速了材料和器件的老化，影響了其功能的正常發(fā)揮，進(jìn)而導(dǎo)致航天器系統(tǒng)產(chǎn)生各種各樣的故障，嚴(yán)重的甚至可導(dǎo)致整個航天器失效，為航天器的安全可靠運行帶來了極大的威脅。

隨著我國航天活動的發(fā)展，越來越多的衛(wèi)星（航天器）將應(yīng)用于國民經(jīng)濟(jì)的各個方面，這使得高能電子和質(zhì)子對衛(wèi)星（航天器）的影響問題更加凸顯。因此，需要對空間中的高能電子和質(zhì)子進(jìn)行探測，了解航天器活動所造成的危害程度，從而從工程應(yīng)用的角度為衛(wèi)星（航天器）材料或器件的選擇、設(shè)計及防護(hù)提供參考，在一定程度上保證航天器的安全可靠運行。這具有很重要的工程意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種空間高能電子和質(zhì)子的探測方法，具體可探測能量為0.3～6MeV的電子和8～200MeV的質(zhì)子，所述方法不僅能探測電子和質(zhì)子的能量，還能準(zhǔn)確鑒別質(zhì)子和電子。此外，用該方法研制的探測器具有較小的體積和功耗以及高計數(shù)率，可應(yīng)用于空間帶電粒子的探測，為空間環(huán)境探測積累數(shù)據(jù)，從而為航天器的設(shè)計及防護(hù)提供依據(jù)。

本發(fā)明的目的由以下技術(shù)方案實現(xiàn)：

一種空間高能電子和質(zhì)子的探測方法，所述方法包括探測器和信號處理系統(tǒng)；

所述探測器由探頭、銅質(zhì)外殼和底座組成，其中探頭主要由擋光片S1、傳感器D1、閃爍體D2、反符合閃爍體S2、光電倍增管和前置處理電路板組成，其中，反符合閃爍體S2包裹在傳感器D1和閃爍體D2周圍；

擋光片S1為厚400μm的圓形鋁箔；傳感器D1是厚100μm的圓形金硅面壘型探測器，帶電粒子在其中沉積的能量為ΔE1；閃爍體D2是高10㎝的圓柱形閃爍體，帶電粒子在其中沉積的能量為ΔE2，所述閃爍體D2材料為CsI；反符合閃爍體S2由兩塊完全一樣的剖面為L型的塑料閃爍體左右對稱緊密對接在一起，形成上端開口的圓筒結(jié)構(gòu)，其內(nèi)徑與閃爍體D2直徑相配合；反符合閃爍體S2頂部內(nèi)側(cè)開有環(huán)形凹槽，內(nèi)壁開有凹槽；

所述擋光片直徑優(yōu)選為3.0㎝；

所述傳感器D1有效直徑優(yōu)選為2.0cm；

閃爍體D2直徑優(yōu)選為2.0㎝；

反符合閃爍體S2優(yōu)選內(nèi)徑為2.0cm，外徑為2.5㎝，外部高度為11㎝，底面厚度0.5cm；

傳感器D1與擋光片S1的間距優(yōu)選為0.5㎝；

傳感器D1與閃爍體D2的間距優(yōu)選為5mm，二者構(gòu)成望遠(yuǎn)鏡半張角優(yōu)選為8°；

將具有凹槽的底座固定在航天器或衛(wèi)星的指定位置上，支撐彈片放置在底座凹槽內(nèi)最底部，前置處理電路板置于支撐彈片上方，光電倍增管置于前置處理電路板上方，支撐彈片、前置處理電路板和光電倍增管的直徑都與底座凹槽直徑吻合，保證支撐彈片、前置處理電路板和光電倍增管抵觸連接，光電倍增管上端與底座凹槽上端處于同一高度；

反符合閃爍體S2置于光電倍增管上方，并通過光耦合劑與光電倍增管緊密接觸；圓形光屏蔽層置于反符合閃爍體S2內(nèi)的底部，其直徑與反符合閃爍體S2內(nèi)徑相配合，厚度根據(jù)實際需要，使閃爍體D2產(chǎn)生的信號不能進(jìn)入反符合閃爍體S2；閃爍體D2置于光屏蔽層上方，其直徑與反符合閃爍體S2內(nèi)徑相配合；閃爍體D2側(cè)面安裝光電二極管，光電二極管位于反符合閃爍體S2內(nèi)壁凹槽中，所述凹槽的尺寸與光電二極管相配合；

傳感器D1上方與環(huán)狀的傳感器D1上電極固連，下方與環(huán)狀的傳感器D1下電極固連；傳感器D1上電極與頂部凹槽上端水平，傳感器D1下電極與頂部凹槽下端抵觸；絕緣片放置在傳感器D1上電極上方，擋光片S1置于絕緣片上方；

將上端開口的圓筒形銅質(zhì)外殼安裝在探頭外部，與底座固連，擋光片S1通過緊固彈片與銅質(zhì)外殼上端保持緊密固定；銅質(zhì)外殼內(nèi)徑與底座凹槽外徑相吻合，以能夠緊密安裝為準(zhǔn)；銅質(zhì)外殼上端開口尺寸與望遠(yuǎn)鏡張角有關(guān)，開口處截面為斜面；反符合閃爍體S2通過一對或一對以上的緊固環(huán)與銅質(zhì)外殼固定；絕緣片、緊固彈片及銅質(zhì)外殼上端開口尺寸均以不影響粒子入射為準(zhǔn)；