[發明專利]一種分布式衛星多方向輻射劑量率測量裝置

有效

• 申請號: 201410593628.7
• 申請日: 2014-10-29
• 公開（公告）號: CN105629287B
• 公開（公告）日: 2018-12-04
• 發明（設計）人: 楊垂柏;曹光偉;張賢國;荊濤;張斌全;孔令高;張珅毅;梁金寶;孫越強
• 申請（專利權）人: 中國科學院空間科學與應用研究中心
• 主分類號: G01T1/24
• 分類號: G01T1/24
• 代理公司: 北京方安思達知識產權代理有限公司 11472
• 代理人: 王宇楊;呂愛霞

一種分布式衛星多方向輻射劑量率測量裝置，包括：與衛星數量匹配的多個子探測裝置，每個子探測裝置包含方向傳感器、電子學部件及機殼部分，方向傳感器包括：不少于一片半導體傳感器，當空間粒子進入該半導體傳感器時由于損失能量而在其兩側電極激起電信號脈沖；電子學部件，用于對方向傳感器提供的電信號進行處理，以提供反映空間粒子輻射劑量率的信號；且每個方向傳感器所包含的半導體傳感器的法向在衛星經過同一個位置時處于同一個平面，每個傳感器的法向在經過同一位置不重疊，并且至少其中的一個法向指向朝天面。

技術領域

本發明涉及探測衛星在軌時空間粒子對其的輻射效應的技術領域，更具體地說，是涉及一種基于多個衛星的用于測量空間粒子對在軌衛星的多方向的輻射劑量率的裝置。

背景技術

空間輻射環境中的高能電子、高能質子及重離子等都會對在軌衛星造成輻射效應危害，其中尤其高能電子和高能質子為甚，其通量相對來說更大。空間粒子在穿越物質的過程中會由于受到原子核和核外電子形成的阻力而損失掉能量，而這些損失掉的能量將會轉移給阻滯其的物質，這會導致接收這些能量的物質逐漸出現異化現象或者導致接收這些能量的器件逐漸出現性能衰減現象，這樣的現象被稱之為電離輻射劑量效應。物質在單位時間內遭受到的輻射劑量即被稱之為劑量率，其中雙極性器件在遭受到低劑量率的輻射時會出現一些輸入端電壓發生偏移的現象，被稱之為地低劑量率增強效應。低劑量率增強效應的發生將造成器件的閾值電壓發生偏移；如果閾值電壓發生嚴重的便宜，將導致器件無法使用，這將極大影響衛星系統的可靠性，對衛星安全運行造成干擾。

由于衛星輻射低劑量率增強效應會對衛星造成干擾危害，因此，在衛星研制階段、在軌管理及事后的故障診斷階段，開展衛星輻射劑量率評估是一種降低誤判低劑量率增強效應的危害的重要手段。開展衛星輻射劑量率評估的方法除了利用空間粒子的能譜進行評估的方法，開展直接在軌衛星的輻射劑量率的探測也是一類重要手段。由于在地球空間存在著地磁場的約束，導致空間粒子分布呈現出各向異性(特別是在地球空間的低軌道上)，進而致使粒子對衛星的輻射劑量率也存在著各向差異，因而需要開展在軌衛星在多方向上的輻射劑量率的測量。

開展在軌衛星在多方向上的輻射劑量率的探測可以采取在單顆衛星上進行，但這需要衛星的例如重量、功耗、安裝尺寸等平臺資源相對較多，當然也可以基于同時間同高度飛行的多顆衛星進行分布式測量，從而降低對衛星平臺資源的需求而又實現多方向上的探測。

發明內容

為解決目前存在的研究雙極性器件的低劑量率增強效應時需要評估低輻射劑量率的空間分布的問題，本發明提供一種基于多個衛星的分布式的多方向的輻射劑量率的探測裝置。

為實現上述目的，本發明的基于多個衛星的分布式的多方向的輻射劑量率探測裝置包括：與衛星數量匹配的多個子探測裝置，每個子探測裝置包含方向傳感器、電子學部件及機殼部分，其中：

方向傳感器包括：不少于一片半導體傳感器，當空間粒子進入該半導體傳感器時由于損失能量而在其兩側電極激起電信號脈沖；

電子學部件，用于對方向傳感器提供的電信號進行處理，以提供反映空間粒子輻射劑量率的信號；

且每個方向傳感器所包含的半導體傳感器的法向在衛星經過同一個位置時處于同一個平面，每個傳感器的法向在經過同一位置不重疊，并且至少其中的一個法向指向朝天面。

根據本發明的一個實施例，方向傳感器還包括前置放大器及成形電路，前置放大器用于將每片半導體傳感器輸出的反應帶電粒子沉積能量的電荷信號分別進行放大并轉變成電壓脈沖信號，成形電路將前置放大器輸出的電壓脈沖信號成形輸出。