[發明專利]一種基于微通道板的大面陣探測器系統

有效

• 申請號: 201310653593.7
• 申請日: 2013-12-05
• 公開（公告）號: CN103630133A
• 公開（公告）日: 2014-03-12
• 發明（設計）人: 邵飛;胡慧君;徐延庭;康旭輝;連劍;孫書坤
• 申請（專利權）人: 中國航天科技集團公司第五研究院第五一三研究所
• 主分類號: G01C21/02
• 分類號: G01C21/02
• 代理公司: 北京理工大學專利中心 11120
• 代理人: 溫子云;仇蕾安

1.一種基于微通道板的大面陣探測器系統，其特征在于，包括：機殼、鉭片、微通道板MCP組件、閃爍體探測器、采集與控制模塊和高壓模塊；MCP組件、閃爍體探測器、采集與控制模塊和高壓模塊設于機殼內部，機殼四個側壁安裝鉭片，機殼提供密封門及密封門開啟機構；

MCP組件由自上而下依次放置的輸入窗、準直器、第一高壓電極、第二高壓電極、光電陰極、MCP組、第三高壓電極、電荷收集陽極和高壓地組成；輸入窗、準直器和第一高壓電極疊放在一起，第二高壓電極、光電陰極、MCP組和第三高壓電極疊放在一起，電荷收集陽極和高壓地疊放在一起；第一高壓電極與第二高壓電極之間具有間距，第三高壓電極與電荷收集陽極之間具有間距；輸入窗由500～1000納米的聚酰亞胺薄膜在正反面鍍30～100納米的鋁膜形成，準直器采用微孔光學器件，光電陰極采用CsI，MCP組由2片MCP疊放構成；電荷收集陽極采用微帶線結構實現，與高壓地之間使用電介質隔離；閃爍體探測器設于電荷收集陽極下方；

MCP組件和閃爍體探測器分別將采集的光子信號轉換成電信號送入采集及控制模塊；

采集與控制模塊，用于綜合控制，包括：①根據接收自MCP組件的MCP探測信號和接收自閃爍體探測器的反符合信號進行反符合判定，當反符合信號與MCP探測信號為同一時刻的信號，則認為該時刻的MCP探測信號為高能信號，丟棄；對于通過反符合判定的信號，獲取其光子到達時間并存儲；②將衛星平臺提供的母線電壓進行二次變換，變換出探測器系統內部所需的二次電源，同時將母線電壓提供給高壓模塊；③完成高壓模塊的高壓輸出設置及遙測采集；④完成密封門開啟供電及開啟狀態遙測；⑤接收衛星平臺的指令，并將探測器系統內部的遙測信息傳輸給衛星平臺；

高壓模塊，用于為MCP組件和閃爍體探測器提供高壓電源；其中，向MCP組件中的第一高壓電極、第二高壓電極和第三高壓電極提供的高壓分別為V_O1、7/8V_O1、1/8V_O1，V_O1=-2400V；向閃爍體探測器提供的高壓V_O2為1000V。

2.如權利要求1所述的探測器系統，其特征在于，所述密封門開啟機構具有記憶合金驅動組件和電機驅動組件，實現記憶合金和電機兩種開啟方式，互為備份，機殼上設有泄壓閥；探測器系統在地面存儲時，密封門關閉，機殼內部充滿氮氣，壓力在1.2個大氣壓；探測器系統在軌工作時，采用記憶合金驅動組件或電機驅動組件將密封門打開，之后進行信號探測。

3.如權利要求1所述的探測器系統，其特征在于，所述采集與控制模塊包括SRAM型的Xilinx?FPGA、反熔絲型的Actel?FPGA、模擬量采集電路、高壓輸出設置電路、MCP探測信號調理采集電路、反符合探測信號調理采集電路、LVDS接口、電源變換模塊和指令驅動切換電路；其中，

MCP探測信號調理采集電路，與MCP組件的電荷收集陽極相連，對MCP組件輸出的MCP探測信號進行采集和調理后發送給Xilinx?FPGA；

反符合探測信號調理采集電路，與閃爍體探測器相連，對閃爍體探測器輸出的反符合信號進行采集和調理后發送給Xilinx?FPGA；

模擬量采集電路，與高壓模塊連接，采集高壓模塊的輸出電壓，發送給XilinxFPGA；

高壓輸出設置電路，與高壓模塊連接，根據Xilinx?FPGA對高壓模塊的設定指令，對高壓模塊進行輸出控制；

LVDS接口作為Xilinx?FPGA與外界的接口，Xilinx?FPGA通過LVDS接口向外部輸出遙測數據，通過LVDS接口接收來自外部的遙控指令；

電源變換模塊，用于將衛星平臺提供的+28V母線電壓進行二次變換，轉換出采集與控制模塊內部所需的二次電源；

指令驅動切換電路，將衛星平臺提供的+28V母線電壓轉換為密封門的開啟電源，在來自Xilinx?FPGA的密封門供電指令的指導下，向密封門供電，且根據Xilinx?FPGA的高壓模塊供電指令，利用+28V母線電壓向高壓模塊供電；

Xilinx?FPGA實現MCP探測信號處理、探測信號反符合判定、高壓模塊高壓輸出設置和遙測采集、密封門開啟控制和遙測采集、以及與衛星平臺的數據交互；

Actel?FPGA實現對Xilinx?FPGA中寄存器的動態刷新，該寄存器中存儲了Xilinx?FPGA的配置信息。