[发明专利]一种空间中性原子探测仪器的定标系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及空间探测技术领域，尤其涉及一种空间中性原子探测仪器的定标系统及方法。

背景技术

空间环境科学研究进展表明：空间天气变化，尤其是磁层亚暴和磁暴呈全球演化特征。卫星局地空间的等离子体探测只反映了卫星所经过区域的物理特性，且同时具有空间变化和时间变化因素，因此，卫星局地空间的等离子体探测很难满足对空间等离子体全球时、空演化物理特征的空间探测需求。而针对粒子响应能段和特定空间区域，开发具有遥测功能的粒子成像探测技术是开展空间物理研究和空间天气环境监测的迫切要求。

目前，中性原子成像技术是近年来应用于空间探测的一种高新技术，是对空间等离子体和中能粒子分布进行可视化遥感的唯一途径。由于中性原子的空间分布和通量变化与地磁活动密切相关，中性原子成像探测结果包含了等离子体空间分布信息和时间演化过程，因此，能够满足磁暴期间对全球等离子体背景演化过程的空间探测需求，该中性原子成像探测技术将成为未来空间天气环境监测的重要技术。

而对于中性原子成像仪测量的准确性和运行的稳定性，都需要通过地面实验来进行检验，因此，需要设计一套针对中性原子探测仪器进行定标的系统，为中性原子探测仪器的定标提供适合的能量和通量的粒子，以及所需要的真空环境。

发明内容

本发明的目的在于，为解决现有的中性原子成像仪器需要地面定标设备的技术问题，本发明提供了一种空间能量中性原子探测仪器定标系统，利用该装置可以为中性原子探测类仪器的能量、通量的精度、分辨率等定标提供束流和真空环境，从而为仪器研制的质量保证提供保障。

为实现上述目的，本发明提供了一种空间能量中性原子探测仪器定标系统，所述系统包含：粒子检测仪、粒子束流产生装置、真空罐和转台；

其中，所述转台位于真空罐中，所述粒子检测仪放置在转台上，所述粒子束流产生装置位于真空罐的外部侧方，且粒子束流产生装置的轴线与真空罐轴线垂直；

所述粒子束流产生装置进一步包含：运输管道、注氢设备、加电的静电偏转板；所述运输管道的输入端用于输入质子束流及注氢设备产生的氢气，所述氢气及质子束流在运输管道中相互碰撞，且碰撞后的中性原子和质子的混合粒子从运输管道的输出端输出进入静电偏转板，经过静电偏转板对质子的偏转去除以后输出中性原子，碰撞后形成的中性原子将保持与原质子束一致的能量和方向而成束流状输入真空罐；

所述的粒子检测仪用于初步探测中性原子束流的能量和通量参数；

所述粒子检测仪得到的粒子能量和通量参数值与待定标测试的中性原子探测仪得到的粒子能量和通量参数值进行比较，进而修正中性原子探测仪指标，完成中性原子探测仪的定标。

可选的，上述系统还包含：真空抽气装置，该真空抽气装置与真空罐相连，进而将罐体抽成真空。

上述真空抽气装置进一步包含：控制台、机械泵、分子泵、低温泵及检测仪器，控制台用于控制机械泵、分子泵、低温泵及检测仪器开、关机并记录运行状态和真空度；所述控制台连接机械泵、分子泵、低温泵和检测仪器，所述分子泵与低温泵都直接与真空罐连接，且所述分子泵通过机械泵与大气相连，检测仪器安装在真空罐壁。

可选的，上述转台包含：

转台托盘、转台支架及底板，所述底板上设置有导轨，所述转台支架位于转台导轨上，通过转台支架控制转台支架移动；所述转台托盘放置在转台支架上，所述转台托盘用于放置粒子检测仪和待定标的中性原子成像仪。

进一步可选的，上述转台支架的个数为2；其中，两个转台支架位于底板的同一条直径上，分别用于放置中性原子探测仪或粒子检测仪。所述真空罐为不锈钢材料，或所述真空罐设置监控摄像机，或所述真空罐上设置罐壁观察窗。粒子束流产生装置的管道与真空罐壁的侧方相连接，用于提供中性原子束流进入真空罐通道从而输入定标所需中性原子。

本发明的一种空间能量中性原子探测仪器定标系统的优点在于：可以为空间中性原子探测类仪器提供宽能谱、大动态的中性原子束流进行定标，并且保持真空罐内高真空以利于定标实验的开展。

附图说明

图1为本发明的空间能量中性原子探测仪器定标系统结构示意图。

图2为图1朝A-A向剖面示意图。

图3为空间能量中性原子探测仪器定标系统的粒子束流子系统示意图

图4为根据本发明的空间能量中性原子探测仪器定标系统的真空转台示意图。

图5为根据本发明的空间能量中性原子探测仪器定标系统的真空抽气系统示意图。

附图标记