[发明专利]一种基于碳膜二次电子产额的原子鉴别系统及方法

权利要求书

1.一种基于碳膜二次电子产额的原子鉴别系统，用于分析太空中的中性原子成分，其特征在于，所述系统包括探测组件、信号处理模块、后端采样模块、FPGA控制模块和设置在上位机上的分析模块；其中，后端采样模块和FPGA控制模块通过FPGA实现；

所述探测组件，用于接收待测的中性原子并产生二次电子，并收集倍增后的二次电子，输出短电荷脉冲至信号处理模块；

所述信号处理模块，用于对短电荷脉冲进行I-V转换、放大及滤波处理，输出准高斯信号至后端采样模块；

所述后端采样模块，用于对准高斯信号进行采样，输出峰值数字信号至FPGA控制模块；

所述FPGA控制模块，用于控制后端采样模块的工作，还用于将收到的峰值数字信号发送至分析模块；

所述分析模块，用于根据峰值数字信号的脉冲峰值与单电子产生的脉冲峰值的倍数关系，确定待测中性原子的成分；

所述探测组件包括：碳膜、MCP和阳极；其中，

所述碳膜：用于接收中性原子，输出二次电子以及通过碳膜后的中性原子；

所述MCP，用于对收集的二次电子进行倍增；

所述阳极，用于收集倍增后的二次电子，输出短电荷脉冲至信号处理模块。

2.根据权利要求1所述的基于碳膜二次电子产额的原子鉴别系统，其特征在于，所述碳膜为小于等于2ug/cm²的碳膜。

3.根据权利要求1所述的基于碳膜二次电子产额的原子鉴别系统，其特征在于，所述信号处理模块包括前置放大电路、滤波电路和主放大电路；其中，

所述前置放大电路，用于对短电荷脉冲进行I-V转换以及放大；

滤波电路，用于降低输出电压中的纹波，使输出电压波形更加平滑；

主放大电路，用于对滤波后的信号放大，输出准高斯信号至后端采样模块。

4.根据权利要求1所述的基于碳膜二次电子产额的原子鉴别系统，其特征在于，所述后端采样模块包括峰值保持电路和ADC电路；

所述峰值保持电路，用于将准高斯信号的峰值保持一段时间；

所述ADC电路，用于在FPGA控制模块的控制下，在准高斯信号峰值保持的时间段内，进行采样并输出峰值数字信号。

5.根据权利要求1所述的基于碳膜二次电子产额的原子鉴别系统，其特征在于，所述分析模块的具体实现过程为：

接收峰值数字信号，读取脉冲高度值；

计算得到脉冲高度值与单电子脉冲高度值的倍数关系，进而确定待测中性原子的成分。

6.一种基于碳膜二次电子产额的原子鉴别方法，基于权利要求1-5之一的系统实现，所述方法包括：

所述探测组件的碳膜接收待测的中性原子，产生二次电子；

所述探测组件的MCP收集二次电子进行倍增；

所述探测组件的阳极收集倍增后的二次电子，输出短电荷脉冲至信号处理模块；

所述信号处理模块对短电荷脉冲进行放大及滤波处理，输出准高斯信号至后端采样模块；

所述后端采样模块对准高斯信号进行采样，输出峰值数字信号至FPGA控制模块；

所述FPGA控制模块将收到的峰值数字信号发送至分析模块；

所述分析模块根据峰值数字信号的脉冲峰值与单电子产生的脉冲峰值的倍数关系，确定待测中性原子的成分。