[發(fā)明專(zhuān)利]一種中能電子探測(cè)單元、探測(cè)探頭及探測(cè)器

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711065122.9
• 申請(qǐng)日: 2017-11-02
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107831526A
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-03-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 宗秋剛;鄒鴻;賈向紅;陳鴻飛;鄒積清;陳江;施偉紅;于向前
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 北京大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G01T1/36
• 分類(lèi)號(hào): G01T1/36
• 代理公司: 北京漢之知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)11479
• 代理人: 馮華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及空間粒子輻射探測(cè)載荷技術(shù)領(lǐng)域，具體地涉及一種中能電子探測(cè)單元、探測(cè)探頭及探測(cè)器。

背景技術(shù)

50-600keV中能電子探測(cè)對(duì)航天工程具有重大意義。但在國(guó)內(nèi)外空間探測(cè)中，中能電子探測(cè)都是一個(gè)薄弱環(huán)節(jié)，原因是由于傳感器噪聲的限制，使中能電子探測(cè)不能像對(duì)高能電子探測(cè)那樣直接測(cè)量；又由于中能電子能量較高，也不能采用靜電分析等對(duì)低能電子的測(cè)量方法。

國(guó)外中能電子探測(cè)起步較早，技術(shù)比較成熟。目前，國(guó)際上探測(cè)空間中能電子的儀器主要有：

一種是準(zhǔn)直器加單一硅半導(dǎo)體探測(cè)器或多個(gè)硅半導(dǎo)體探測(cè)器組成的探測(cè)器望遠(yuǎn)鏡。這類(lèi)儀器的代表是NOAA-POES衛(wèi)星上的MEPED的方向電子探測(cè)器和GPS衛(wèi)星上的低能粒子探測(cè)器LEP。這種儀器通過(guò)準(zhǔn)直器或望遠(yuǎn)鏡結(jié)構(gòu)限定電子的入射角度范圍，可以測(cè)量入射電子的能譜，但很難獲取電子的投擲角分布。

一種是磁譜儀(magnetic spectrometer)，如VAP衛(wèi)星上的磁電子譜儀MagEIS(參考文獻(xiàn)：Blake,J.B.,P.A.Carranza,S.G.Claudepierre,et al.,2013,The Magnetic Electron Ion Spectrometer(MagEIS)Instruments Aboard the Radiation Belt Storm Probes(RBSP)Spacecraft,Space Sci Rev(2013)179:383–421DOI 10.1007/s11214-013-9991-8)。磁偏轉(zhuǎn)法測(cè)量中能電子利用磁鐵形成的均勻磁場(chǎng)將入射的不同能量電子聚焦在不同位置，再通過(guò)位置靈敏或線陣列傳感器測(cè)量入射電子的通量。這種方法需要采用強(qiáng)磁鐵用于偏轉(zhuǎn)電子同時(shí)掃除質(zhì)子污染。采用磁偏轉(zhuǎn)法的儀器的主要缺點(diǎn)如下：1、一套磁鐵裝置只能對(duì)應(yīng)一個(gè)入射反向的電子，不能實(shí)現(xiàn)對(duì)多個(gè)入射方向的覆蓋；2、強(qiáng)磁鐵的應(yīng)用，導(dǎo)致儀器重量大，漏磁大，非常不利于航天應(yīng)用。

目前，國(guó)內(nèi)還不能對(duì)50-600keV中能電子進(jìn)行能譜測(cè)量。國(guó)內(nèi)目前主流的電子探測(cè)技術(shù)是半導(dǎo)體探測(cè)器望遠(yuǎn)鏡技術(shù)(參考文獻(xiàn):沈國(guó)紅，王世金，張申毅等，2012，二期載人航天空間粒子方向探測(cè)器，核電子學(xué)與探測(cè)技術(shù)，32(5),535-538)。該技術(shù)一般由兩個(gè)或多個(gè)相同靈敏面積的圓形半導(dǎo)體探測(cè)器構(gòu)成望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)，入射粒子必須穿過(guò)兩個(gè)或多個(gè)探測(cè)器并能產(chǎn)生足夠強(qiáng)度的信號(hào)可以進(jìn)行符合邏輯輸出，才能限定入射粒子的入射方向并進(jìn)行能量分辨。因此，望遠(yuǎn)鏡探測(cè)技術(shù)通常適用于高能粒子的探測(cè)。對(duì)于中能電子，由于其能量較低，很難穿透多片探測(cè)器形成符合信號(hào)。因此望遠(yuǎn)鏡探測(cè)技術(shù)通常并不適合對(duì)中能電子的探測(cè)。如果使用望遠(yuǎn)鏡探測(cè)技術(shù)測(cè)量中能電子，其主要缺點(diǎn)是：1、只能對(duì)單一入射方向入射的粒子進(jìn)行測(cè)量；2、系統(tǒng)噪聲高，且能量分辨率差，例如對(duì)電子的探測(cè)下限是100keV。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種中能電子探測(cè)單元、探測(cè)探頭及探測(cè)器，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中的中能電子探測(cè)器只能對(duì)單一入射方向入射的粒子進(jìn)行測(cè)量，且系統(tǒng)噪聲高和能量分辨率差的問(wèn)題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種中能電子探測(cè)單元，包括：屏蔽殼和多個(gè)位置靈敏探測(cè)器；其中，所述屏蔽殼的一面開(kāi)有一小孔；所述位置靈敏探測(cè)器面向所述小孔設(shè)置在所述屏蔽殼內(nèi)；多個(gè)所述位置靈敏探測(cè)器被設(shè)置于同一平面上，且位于一條直線上。

于本發(fā)明的一實(shí)施例中，當(dāng)所述位置靈敏探測(cè)器的數(shù)量大于兩個(gè)時(shí)，多個(gè)所述位置靈敏探測(cè)器是等間距設(shè)置的。

于本發(fā)明的一實(shí)施例中，所述中能電子探測(cè)單元的探測(cè)張角由所述小孔的寬度L1和多個(gè)所述位置靈敏探測(cè)器的總寬度決定：其中，D表示所述小孔與多個(gè)所述位置靈敏探測(cè)器所在平面的垂直距離。

于本發(fā)明的一實(shí)施例中，所述位置靈敏探測(cè)器的數(shù)量為3個(gè)。

本發(fā)明還公開(kāi)了一種中能電子探測(cè)探頭，其特征在于：包括探測(cè)單元支架和多個(gè)如上所述的中能電子探測(cè)單元；多個(gè)所述中能電子探測(cè)單元固定安裝在所述探測(cè)單元支架上，且多個(gè)所述中能電子探測(cè)單元的小孔朝外，以使所述中能電子探測(cè)單元的位置靈敏探測(cè)器通過(guò)對(duì)應(yīng)的小孔采集入射的中能電子的能量；其中，安裝在所述探測(cè)單元支架上的多個(gè)所述中能電子探測(cè)單元滿足：多個(gè)所述中能電子探測(cè)單元位于同一平面內(nèi)，且多個(gè)所述中能電子探測(cè)單元的對(duì)稱(chēng)軸交于一點(diǎn)；多個(gè)所述中能電子探測(cè)單元的探測(cè)張角之和為180度。

于本發(fā)明的一實(shí)施例中，多個(gè)所述中能電子探測(cè)單元的探測(cè)張角是相同的。