[發明專利]一種中性原子二維成像裝置及成像方法

在審

• 申請號: 202011502517.2
• 申請日: 2020-12-18
• 公開（公告）號: CN112649886A
• 公開（公告）日: 2021-04-13
• 發明（設計）人: 宗秋剛;王永福;王玲華;鄒鴻;葉雨光;陳鴻飛;于向前;施偉紅;周率
• 申請（專利權）人: 北京大學
• 主分類號: G01V5/00
• 分類號: G01V5/00
• 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: 高園園

本發明提供一種中性原子二維成像裝置及成像方法，該成像裝置包括具有成像平面的衛星平臺及成像模塊單元，成像模塊單元沿不同的方向布置在成像平面內，例如沿成像平面的中心呈放射狀分布。成像模塊單元包括至少一個半導體探測器線陣列，及至少一個設置在至少一個半導體探測器線陣列前方的調制柵格。在成像平面內，成像模塊單元的調制柵格一側沿成像平面的法線方向朝向待測空間。每一個成像模塊單元對應一個方向，每一個成像模塊單元覆蓋45°×10°的視場范圍，多個成像模塊單元實現45°×45°視場內的二維成像。衛星平臺可以是三軸穩定或自旋穩定的衛星平臺，不同的衛星平臺內設置不同的成像模塊單元的分布，通過不同的方式實現中性原子的二維成像。

技術領域

本申請涉及中性原子成像領域，具體涉及一種中性原子二維成像裝置及成像方法。

背景技術

整體觀察和全球成像己成為有希望解決地球空間物理問題的重要的發展途徑之一。由于環電流離子與地冕熱粒子成分的電荷交換過程中會產生能量中性原子(ENA)，而ENA不受磁場束縛，可沿直線以最初的能量離子的速度離開源區。因此遙測ENA成像也為區分空間等離子體的時間和空間變化提供了新的機會。

中性原子在地球空間是呈空間分布的，因此為了保證成像的準確性，有必要對中性原子進行全方位成像。基于此，本發明提供一種中性原子二維成像裝置及成像方法。

發明內容

為了解決ENA的二維成像問題，本發明提供一種中性原子二維成像裝置及成像方法，多個成像模塊單元在成像平面內沿成像平面的中心呈放射狀地均勻分布，每一個成像模塊單元對應一個方向。每一個成像模塊單元覆蓋45°×10°的視場(FOV)范圍，多個成像模塊單元實現45°×45°視場內的二維成像，最終得到探測空間內中性原子的二維分布。另外，本發明通過選擇不同的衛星平臺，例如三軸穩定衛星平臺及自旋穩定衛星平臺，可以設置不同的成像模塊單元的分布，通過不同的方式實現中性原子的二維成像。

根據本發明的第一方面，提供一種中性原子二維成像裝置，該裝置包括：

衛星平臺，所述衛星平臺具有成像平面；

成像模塊單元，所述成像模塊單元設置在所述成像平面內，并且分布在所述成像平面的不同方向上，其中，所述成像模塊單元包括：

至少一個半導體探測器線陣列，每一個所述半導體探測器線陣列均包括由多個半導體探測器組成的半導體探測器條帶；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與所述半導體探測器線陣列具有間距D，并且與至少一個所述半導體探測器線陣列一一對應，所述調制柵格對入射的中性原子進行空間傅里葉變換，在所述成像平面內，所述成像模塊單元的調制柵格一側沿所述成像平面的法線方向朝向待測空間。

可選地，所述衛星平臺為三軸穩定平臺。

可選地，所述成像平面在0～180°范圍內沿所述成像平面的中心平均分為角度相同的n份，每一個角度對應一個方向，在每一個方向上放置一個所述成像模塊單元，其中n為大于1的自然數。

可選地，在所述成像平面內，第i個成像模塊單元的視場角度的中心角度為其中i＝1，……，n。

可選地，所述衛星平臺為繞自旋軸穩定自旋的自旋穩定平臺，所述衛星平臺的自旋周期為T。

可選地，所述成像平面在0～180°范圍內沿所述成像平面的中心平均分為角度相同的m份，每一個角度對應一個方向，在每一個方向上放置一個所述成像模塊單元，其中m為大于1的自然數。

可選地，將所述衛星平臺的自旋周期的1/2平均為k份，在第j個時間段，所述成像平面內的第i個成像模塊單元的視場角度的中心角度為其中i＝1，……，m，j＝1，······，k，k為大于1的自然數。

可選地，所述成像模塊單元的視場角度為10°。