[發明專利]中性原子成像單元、成像儀、成像方法及空間探測系統

有效

• 申請號: 201811548420.8
• 申請日: 2018-12-18
• 公開（公告）號: CN109613594B
• 公開（公告）日: 2020-09-25
• 發明（設計）人: 宗秋剛;王玲華;鄒鴻;王永福;陳鴻飛;施偉紅;于向前;周率
• 申請（專利權）人: 北京大學
• 主分類號: G01T1/24
• 分類號: G01T1/24
• 代理公司: 北京漢之知識產權代理事務所(普通合伙) 11479
• 代理人: 陳敏

1.一種中性原子成像單元，其特征在于，包括至少一組探測單元，至少一組探測單元包括：

至少一個半導體探測器線陣列；以及

至少一個調制柵格，設置在至少一個所述半導體探測器線陣列的前方并且與至少一個所述半導體探測器線陣列一一對應設置，所述調制柵格對入射的中性原子進行傅里葉變換；

其中，所述半導體探測器線陣列的方向與所述調制柵格的狹縫方向一致，所述調制柵格包括單層調制多重狹縫柵格，所述多重狹縫柵格包括周期性排列的非均勻柵格，在每個排列周期中，所述柵格之間的狹縫寬度非均勻地漸變。

2.根據權利要求1所述的中性原子成像單元，其特征在于，在與所述調制柵格的狹縫方向垂直的方向上，所述調制柵格在45°范圍內對所述中性原子的入射方向進行傅里葉變化。

3.根據權利要求2所述的中性原子成像單元，其特征在于，每個所述半導體探測器線陣列包括多個硅半導體探測器，所述半導體探測器線陣列的大小介于150mm×45mm～180mm×60mm，所述半導體探測器線陣列與所述調制柵格之間的距離介于10mm～15mm。

4.根據權利要求3所述的中性原子成像單元，其特征在于，所述硅半導體探測器的靈敏區的表面附鍍有多晶硅層及附鍍在所述多晶硅層上的鋁層，所述多晶硅的厚度介于所述鋁層的厚度介于

5.根據權利要求1所述的中性原子成像單元，其特征在于，

所述多重狹縫柵格的大小介于120mm×30mm～130mm×50mm，所述狹縫寬度介于0.9mm～7.2mm，空間周期長度為60mm。

6.根據權利要求1所述的中性原子成像單元，其特征在于，還包括設置在至少一個所述探測單元的所述調制柵格前方的準直偏轉模塊，所述準直偏轉模塊包括準直器和偏轉板。

7.一種中性原子成像儀，其特征在于，包括至少一個成像探頭，所述至少一個成像探頭包括至少一個權利要求1-6中任意一項所述的中性原子成像單元、至少一個前置放大器單元及至少一個主控和接口單元，其中，至少一個所述中性原子成像單元、至少一個所述前置放大器及至少一個所述主控和接口單元之間電性連接；

至少一個所述中性原子成像單元探測中性原子并對所述中性原子進行成像；

至少一個所述前置放大器單元讀取至少一個所述中性原子成像單元的成像信號，并對所述成像信號進行放大。

8.根據權利要求7所述的中性原子成像儀，其特征在于，至少一個所述前置放大器單元包括多個專用集成電路，多個專用集成電路實時讀取至少一個所述中性原子成像單元的成像信號，并對所述成像信號進行放大。

9.根據權利要求8所述的中性原子成像儀，其特征在于，所述前置放大器單元包括至少一個電荷靈敏前置放大器、至少一個多級整形器及至少一個峰值檢測器，所述峰值檢測器對所述成像信號的峰值進行檢測并保持所述峰值，直至所述峰值被讀出。

10.根據權利要求8所述的中性原子成像儀，其特征在于，至少一個所述主控和接口單元為至少一個所述專用集成電路提供操作時序、控制至少一個所述專用集成電路完成所述成像信號的采集及讀出、對所述成像信號進行初步融合及處理。

11.根據權利要求7所述的中性原子成像儀，其特征在于，還包括數據處理單元，用于接收所述前置放大器傳輸的所述成像信號，并對所述成像信號進行處理、打包及壓縮存儲。

12.根據權利要求11所述的中性原子成像儀，其特征在于，至少一個所述成像探頭中的所述中性原子成像單元以主控和接口單元作為接口與所述數據處理單元電性連接。