[发明专利]一种分布式卫星多方向辐射剂量率测量装置

说明书

一种分布式卫星多方向辐射剂量率测量装置，包括：与卫星数量匹配的多个子探测装置，每个子探测装置包含方向传感器、电子学部件及机壳部分，方向传感器包括：不少于一片半导体传感器，当空间粒子进入该半导体传感器时由于损失能量而在其两侧电极激起电信号脉冲；电子学部件，用于对方向传感器提供的电信号进行处理，以提供反映空间粒子辐射剂量率的信号；且每个方向传感器所包含的半导体传感器的法向在卫星经过同一个位置时处于同一个平面，每个传感器的法向在经过同一位置不重叠，并且至少其中的一个法向指向朝天面。

技术领域

本发明涉及探测卫星在轨时空间粒子对其的辐射效应的技术领域，更具体地说，是涉及一种基于多个卫星的用于测量空间粒子对在轨卫星的多方向的辐射剂量率的装置。

背景技术

空间辐射环境中的高能电子、高能质子及重离子等都会对在轨卫星造成辐射效应危害，其中尤其高能电子和高能质子为甚，其通量相对来说更大。空间粒子在穿越物质的过程中会由于受到原子核和核外电子形成的阻力而损失掉能量，而这些损失掉的能量将会转移给阻滞其的物质，这会导致接收这些能量的物质逐渐出现异化现象或者导致接收这些能量的器件逐渐出现性能衰减现象，这样的现象被称之为电离辐射剂量效应。物质在单位时间内遭受到的辐射剂量即被称之为剂量率，其中双极性器件在遭受到低剂量率的辐射时会出现一些输入端电压发生偏移的现象，被称之为地低剂量率增强效应。低剂量率增强效应的发生将造成器件的阈值电压发生偏移；如果阈值电压发生严重的便宜，将导致器件无法使用，这将极大影响卫星系统的可靠性，对卫星安全运行造成干扰。

由于卫星辐射低剂量率增强效应会对卫星造成干扰危害，因此，在卫星研制阶段、在轨管理及事后的故障诊断阶段，开展卫星辐射剂量率评估是一种降低误判低剂量率增强效应的危害的重要手段。开展卫星辐射剂量率评估的方法除了利用空间粒子的能谱进行评估的方法，开展直接在轨卫星的辐射剂量率的探测也是一类重要手段。由于在地球空间存在着地磁场的约束，导致空间粒子分布呈现出各向异性(特别是在地球空间的低轨道上)，进而致使粒子对卫星的辐射剂量率也存在着各向差异，因而需要开展在轨卫星在多方向上的辐射剂量率的测量。

开展在轨卫星在多方向上的辐射剂量率的探测可以采取在单颗卫星上进行，但这需要卫星的例如重量、功耗、安装尺寸等平台资源相对较多，当然也可以基于同时间同高度飞行的多颗卫星进行分布式测量，从而降低对卫星平台资源的需求而又实现多方向上的探测。

发明内容

为解决目前存在的研究双极性器件的低剂量率增强效应时需要评估低辐射剂量率的空间分布的问题，本发明提供一种基于多个卫星的分布式的多方向的辐射剂量率的探测装置。

为实现上述目的，本发明的基于多个卫星的分布式的多方向的辐射剂量率探测装置包括：与卫星数量匹配的多个子探测装置，每个子探测装置包含方向传感器、电子学部件及机壳部分，其中：

方向传感器包括：不少于一片半导体传感器，当空间粒子进入该半导体传感器时由于损失能量而在其两侧电极激起电信号脉冲；

电子学部件，用于对方向传感器提供的电信号进行处理，以提供反映空间粒子辐射剂量率的信号；

且每个方向传感器所包含的半导体传感器的法向在卫星经过同一个位置时处于同一个平面，每个传感器的法向在经过同一位置不重叠，并且至少其中的一个法向指向朝天面。

根据本发明的一个实施例，方向传感器还包括前置放大器及成形电路，前置放大器用于将每片半导体传感器输出的反应带电粒子沉积能量的电荷信号分别进行放大并转变成电压脉冲信号，成形电路将前置放大器输出的电压脉冲信号成形输出。