[发明专利]一种空间电子的探测装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种空间电子的探测装置，具体涉及0.1～1MeV电子的探测装置，属于空间带电粒子探测领域。

背景技术

对空间低能电子进行探测的传统方法是磁偏转法、静电分析器法和飞行时间法等。磁偏转法中需要高压和永磁体，静电分析器法和飞行时间法中都需要高压形成强电场对电子进行加速，这三种探测方法，尽管能探测电子，但由于在探测器中需要引入磁体或高压电场，导致形成的探测器具有较大的体积和质量，很难满足现在航天探测活动中对探测器小型化、低功耗的要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种空间电子的探测装置，该装置能够对空间0.1～1MeV电子能谱进行探测，具有小型化、低功耗、高分辨率、高效率的特点，便于航天器搭载探测。

本发明的目的由以下技术方案实现：

一种空间电子的探测装置，所述装置采用的设备包括探测器和信号处理电路。

所述探测器包括探头、重金属外壳和金属底座，其中探头包括挡光片、探测单元D1、探测单元D2、闪烁体框架、光电倍增管和模拟处理电路板，其中，闪烁体框架包裹在探测单元D1和探测单元D2周围；

挡光片为厚60μm的铝箔；探测单元D1为双边硅微条探测器，厚度为200～300μm；探测单元D2为离子注入型PIN硅探测器，厚度为2500～2600μm；探测单元D1与探测单元D2的厚度之和为2750～2800μm，根据实际情况确定，所构成望远镜的半张角为15～30°；重金属外壳材料为铜，厚度为0.40cm～0.60cm；金属底座为铜或铝合金；探测单元D1和探测单元D2用于探测入射粒子在其中沉积的能量；挡光片用于屏蔽能量低于0.1MeV的电子进入探测器内部；闪烁体框架起主动准直仪的作用，用于吸收从探测器周围进入探测器内部的高能粒子；重金属外壳作为探测器的装配空间，用于吸收从探测器周围射向探测器的粒子，对探测器提供保护。

将具有凹槽的金属底座通过螺栓固定在航天器或卫星的指定位置上，下绝缘片放置在探测器凹槽最底部，模拟处理电路板置于下绝缘片上方，光电倍增管置于模拟处理电路板上方，下绝缘片、模拟处理电路板和光电倍增管的直径都与探测器凹槽直径吻合，保证下绝缘片、模拟处理电路板和光电倍增管抵触连接，光电倍增管上端与探测器凹槽上端处于同一高度；

闪烁体框架由两块完全一样的剖面为L型的塑料闪烁体左右对称紧密对接在一起，形成上端开口的圆筒结构；闪烁体框架底部和顶部内侧分别开有凹槽，凹槽的深度和高度根据实际情况确定；

探测单元D2上方与环状的探测单元D2上电极固连，下方与环状的探测单元D2下电极固连；探测单元D1上方与环状的探测单元D1上电极固连，下方与环状的探测单元D1下电极固连；安装时先将带有电极的探测单元D2和探测单元D1分别放入两块L型塑料闪烁体底部、顶部凹槽中，探测单元D2上电极与底部凹槽上端抵触，探测单元D2下电极与底部凹槽下端抵触，探测单元D1上电极与顶部凹槽上端水平，探测单元D1下电极与顶部凹槽下端抵触；再将两块L型塑料闪烁体的底部抵触连接在一起，并放置在光电倍增管正上方，闪烁体框架尺寸根据实际情况确定；上绝缘环放置在探测单元D1上电极上方，挡光片置于上绝缘环上方；上绝缘环的尺寸根据实际情况确定，以保证良好绝缘性能且不影响粒子入射为准；

将上端开口的圆筒形重金属外壳安装在探头外部，挡光片通过紧固环与重金属外壳上端保持紧密固定；重金属外壳内部高度和紧固环尺寸根据实际情况确定，以重金属外壳与探头紧密固定且紧固环不影响粒子入射为准；重金属外壳内径与探测器底座凹槽外径相吻合，以能够紧密安装为准；上端开口尺寸与望远镜张角有关，开口处截面为斜面，不影响粒子入射为准；闪烁体框架通过一对或一对以上的紧固弹片与重金属外壳固定；

闪烁体框架在与探测单元D1、探测单元D2和光电倍增管相应的位置分别开有通孔用来穿过信号电缆，金属底座凹槽的壁面上开有通孔用来穿过信号电缆，探测单元D1和探测单元D2探测到的信号均通过信号电缆送入模拟处理电路板上；光电倍增管中的信号通过信号电缆送入模拟处理电路板；模拟处理电路板输出端引出电缆穿过金属底座凹槽的壁面与信号处理电路相连。

模拟处理电路板包括第一前置放大器、第二前置放大器和第三前置放大器；

探测单元D1探测到的信号通过信号电缆送入模拟处理电路板上的第一前置放大器；探测单元D2探测到的信号通过信号电缆送入模拟处理电路板上的第二前置放大器；光电倍增管中的信号通过信号电缆送入模拟处理电路板上的第三前置放大器；