[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

技術領域

本發明屬于衛星空間自主導航技術領域，具體涉及一種基于微通道板（MCP）的大面陣探測器系統。

背景技術

X射線脈沖星導航是以脈沖星輻射的X射線信號作為外部信息基準，經過相應的信號和數據處理，進行高精度軌道確定、時間同步和姿態測量，自主生成導航電文和控制指令，維持星座基本構形。該技術能夠為近地軌道、深空探測和星際飛行的各類航天器提供位置、速度、時間和姿態等導航信息，具有極其重要的工程應用價值和戰略意義，已成為國際研究的熱點領域。

X射線脈沖星探測器是脈沖星導航系統的核心設備之一。主要任務是探測脈沖星輻射的X射線光子，提取脈沖輪廓和測量脈沖到達時間TOA，為導航算法提供基本輸入。要實現X射線脈沖星導航，首先需要對脈沖星發出的周期性X射線進行探測，并對用于導航的脈沖星建立脈沖星數據庫。目前，國際還沒有成熟的、可用于導航的脈沖星探測器。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于微通道板的脈沖星信號采集的大面陣探測器，能夠攜帶在衛星平臺上，對脈沖星發出的周期性X射線進行探測。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：

一種基于微通道板的大面陣探測器系統，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。

較佳地，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。

較佳地，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；