[發(fā)明專利]一種星載空間粒子輻射效應(yīng)綜合測(cè)量?jī)x

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202211115535.4
• 申請(qǐng)日: 2022-09-14
• 公開（公告）號(hào): CN115542364A
• 公開（公告）日: 2022-12-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張煥新;張珅毅;沈國(guó)紅;脫長(zhǎng)生;權(quán)子達(dá);侯東輝;程立輝;蘇波;孫瑩;荊濤;孫越強(qiáng)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院國(guó)家空間科學(xué)中心
• 主分類號(hào): G01T1/02
• 分類號(hào): G01T1/02;G01T1/16;G01T1/24;G01T1/36
• 代理公司: 北京方安思達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11472
• 代理人: 陳琳琳;楊青

本發(fā)明涉及一種星載空間粒子輻射效應(yīng)綜合測(cè)量?jī)x，該探測(cè)器搭載在衛(wèi)星平臺(tái)上，測(cè)量?jī)x包括探頭；探頭包括傳感器模塊；傳感器模塊包括：第一半導(dǎo)體傳感器、第二半導(dǎo)體傳感器、第三半導(dǎo)體傳感器和一片單粒子翻轉(zhuǎn)檢測(cè)芯片；第一半導(dǎo)體傳感器、第二半導(dǎo)體傳感器和第三半導(dǎo)體傳感器，用于通過不同的組合方式分別對(duì)高能質(zhì)子和重離子、輻射劑量率以及LET譜進(jìn)行測(cè)量，產(chǎn)生相應(yīng)的信號(hào)；單粒子翻轉(zhuǎn)檢測(cè)芯片放置在第二半導(dǎo)體傳感器和第三半導(dǎo)體傳感器之間，用于對(duì)單粒子翻轉(zhuǎn)情況進(jìn)行測(cè)量，與LET譜對(duì)應(yīng)。本發(fā)明通過一體化的探頭設(shè)計(jì)，使用三片硅半導(dǎo)體傳感器和一片單粒子翻轉(zhuǎn)檢測(cè)芯片，同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)高能質(zhì)子和He離子、輻射劑量率、LET譜和單粒子翻轉(zhuǎn)信息的探測(cè)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及航空航天領(lǐng)域，特別涉及一種星載空間粒子輻射效應(yīng)綜合測(cè)量?jī)x。

背景技術(shù)

空間環(huán)境及其效應(yīng)監(jiān)測(cè)對(duì)于衛(wèi)星在軌運(yùn)行階段避免風(fēng)險(xiǎn)和進(jìn)行故障診斷具有直接的作用，還有利于改進(jìn)空間環(huán)境防護(hù)措施；另外，隨著高性能器件、新型材料和高靈敏度探測(cè)器在航天工程中的應(yīng)用，不可能在設(shè)計(jì)階段完全避免空間環(huán)境引起的風(fēng)險(xiǎn)，所以空間環(huán)境及效應(yīng)監(jiān)測(cè)成為保障衛(wèi)星長(zhǎng)壽命、高可靠，提高衛(wèi)星空間環(huán)境適應(yīng)性設(shè)計(jì)水平的重要環(huán)節(jié)。

由于空間環(huán)境本身是隨時(shí)空條件變化的，對(duì)空間環(huán)境的了解需要在廣大的空間區(qū)域和長(zhǎng)期的數(shù)據(jù)積累，具有實(shí)時(shí)廣區(qū)域的需要特點(diǎn)，目前僅靠部分衛(wèi)星的搭載相應(yīng)載荷對(duì)環(huán)境進(jìn)行原位探測(cè)無論從空間覆蓋性，還是時(shí)間分辨率上來說是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。

在探測(cè)要素方面，目前對(duì)衛(wèi)星軌道空間粒子輻射環(huán)境及其效應(yīng)的探測(cè)已經(jīng)覆蓋了中高能帶電粒子、LET譜、輻射劑量、單粒子翻轉(zhuǎn)等，這些空間環(huán)境要素已具備獨(dú)立的探測(cè)手段，但由于這些探測(cè)功能分布在不同的探測(cè)器，這些探測(cè)要素在時(shí)間和空間上的聯(lián)系性差，不利于衛(wèi)星在軌故障的綜合分析。

在一臺(tái)儀器內(nèi)通過一個(gè)傳感器探頭同時(shí)實(shí)現(xiàn)上述多種探測(cè)功能的測(cè)量?jī)x尚屬首次。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提出一種通過一個(gè)傳感器探頭同時(shí)實(shí)現(xiàn)上述多種探測(cè)功能的測(cè)量?jī)x。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)。

本發(fā)明提出了一種星載空間粒子輻射效應(yīng)綜合測(cè)量?jī)x，所述探測(cè)器搭載在衛(wèi)星平臺(tái)上，所述測(cè)量?jī)x包括探頭；所述探頭包括傳感器模塊；所述傳感器模塊包括：第一半導(dǎo)體傳感器、第二半導(dǎo)體傳感器、第三半導(dǎo)體傳感器和一片單粒子翻轉(zhuǎn)檢測(cè)芯片；

所述第一半導(dǎo)體傳感器、第二半導(dǎo)體傳感器和第三半導(dǎo)體傳感器，用于通過不同的組合方式分別對(duì)高能質(zhì)子和重離子、輻射劑量率以及LET譜進(jìn)行測(cè)量，產(chǎn)生相應(yīng)的信號(hào)；

所述單粒子翻轉(zhuǎn)檢測(cè)芯片放置在第二半導(dǎo)體傳感器和第三半導(dǎo)體傳感器之間，用于對(duì)單粒子翻轉(zhuǎn)情況進(jìn)行測(cè)量，與LET譜對(duì)應(yīng)。

作為上述技術(shù)方案的改進(jìn)之一，所述第一半導(dǎo)體傳感器、第二半導(dǎo)體傳感器和第三半導(dǎo)體傳感器，通過不同的組合方式分別對(duì)高能質(zhì)子和重離子、輻射劑量率以及LET譜進(jìn)行測(cè)量，包括：

第一半導(dǎo)體傳感器和第二半導(dǎo)體傳感器對(duì)高能質(zhì)子及重離子進(jìn)行探測(cè)，具體為：第一片半導(dǎo)體傳感器用于產(chǎn)生反應(yīng)高能質(zhì)子或重離子的幅度信息的信號(hào)，以對(duì)高能質(zhì)子或重離子能譜進(jìn)行劃分；第二半導(dǎo)體傳感器探測(cè)器用于根據(jù)劃分的能譜鑒別高能質(zhì)子或重離子；高能質(zhì)子或重離子入射到第一半導(dǎo)體傳感器和第二半導(dǎo)體傳感器產(chǎn)生的電荷信號(hào)經(jīng)電路處理后均超過預(yù)設(shè)閾值；

第二半導(dǎo)體傳感器對(duì)輻射劑量率進(jìn)行測(cè)量，具體為：通過單位時(shí)間內(nèi)粒子在第二半導(dǎo)體傳感器內(nèi)的總能量傳遞和第二半導(dǎo)體傳感器的質(zhì)量進(jìn)行劑量率計(jì)算，得到在第二半導(dǎo)體傳感器屏蔽厚度位置處的劑量率；