[发明专利]中性原子成像单元、成像仪、成像方法及空间探测系统

权利要求书

1.一种中性原子成像单元，其特征在于，包括至少一组探测单元，至少一组探测单元包括：

至少一个半导体探测器线阵列，每一个所述半导体探测器线阵列均包括由多个半导体探测器组成的半导体探测器条带；以及

至少一个调制栅格，设置在至少一个所述半导体探测器线阵列的前方与所述半导体探测器线阵列具有间距D，并且与至少一个所述半导体探测器线阵列一一对应，所述调制栅格对入射的中性原子进行傅里叶变换；

其中，所述调制栅格包括狭缝以及形成狭缝的栅格实条，所述半导体探测器条带的延伸方向与所述调制栅格的狭缝的延伸方向一致，所述调制栅格包括多个栅格周期，每个所述栅格周期均包括n条狭缝，所述半导体探测器条带的宽度为d，所述调制栅格的第i个狭缝的宽度w_i满足如下关系：

2.根据权利要求1所述的中性原子成像单元，其特征在于，每一个所述栅格周期中，最窄的狭缝以及形成最窄的狭缝的栅格实条的宽度与所述半导体探测器条带的宽度相同。

3.根据权利要求1所述的中性原子成像单元，其特征在于，所述调制栅格的多个栅格周期的长度相同，每一个栅格周期中的第i条狭缝对应第i条栅格实条，并且第i条狭缝与第i条栅格实条的宽度相同。

4.根据权利要求1所述的中性原子成像单元，其特征在于，所述调制栅格的厚度t满足：

5.根据权利要求1所述的中性原子成像单元，其特征在于，所述中性原子成像单元的角分辨率为：

6.根据权利要求1所述的中性原子成像单元，其特征在于，所述调制栅格包括m个栅格周期，其中m≥2，n≥8。

7.根据权利要求1所述的中性原子成像单元，其特征在于，还包括设置在至少一个所述探测单元的所述调制栅格前方的准直偏转模块，所述准直偏转模块包括准直器和偏转板。

8.一种中性原子成像仪，其特征在于，包括至少一个成像探头，所述至少一个成像探头包括至少一个权利要求1-7中任意一项所述的中性原子成像单元、至少一个前置放大器单元及至少一个主控和接口单元，其中，至少一个所述中性原子成像单元、至少一个所述前置放大器及至少一个所述主控和接口单元之间电性连接；

至少一个所述中性原子成像单元探测中性原子并对所述中性原子进行成像；

至少一个所述前置放大器单元读取至少一个所述中性原子成像单元的成像数据，并对所述成像数据进行放大。

9.根据权利要求8所述的中性原子成像仪，其特征在于，至少一个所述前置放大器单元包括多个专用集成电路，多个专用集成电路实时读取至少一个所述中性原子成像单元的成像信号，并对所述成像信号进行放大。

10.根据权利要求9所述的中性原子成像仪，其特征在于，所述前置放大器单元包括至少一个电荷灵敏前置放大器、至少一个多级整形器及至少一个峰值检测器，所述峰值检测器对所述成像信号的峰值进行检测并保持所述峰值，直至所述峰值被读出。

11.根据权利要求9所述的中性原子成像仪，其特征在于，至少一个所述主控和接口单元为至少一个所述专用集成电路提供操作时序、控制至少一个所述专用集成电路完成所述成像信号的采集及读出、对所述成像信号进行初步融合及处理。

12.根据权利要求8所述的中性原子成像仪，其特征在于，还包括数据处理单元，用于接收所述前置放大器传输的所述成像信号，并对所述成像信号进行处理、打包及压缩存储。

13.根据权利要求12所述的中性原子成像仪，其特征在于，至少一个所述成像探头中的所述中性原子成像单元以主控和接口单元作为接口与所述数据处理单元电性连接。