[发明专利]一种中能电子探测探头及一种中能电子探测器

说明书

本发明提供一种中能电子探测探头及中能电子探测器，所述中能电子探测探头包括多个小孔成像结构探测单元、放大器板、探头支架，以及多个探头侧盖板。在一可选实施例中，包括四个线阵列小孔成像结构探测单元和一个面阵列小孔成像结构探测单元，四个线阵列小孔成像结构探测单元两两相对设置，形成位于相互垂直的截面上的两组探测单元。由此，四个线阵列和一个面阵列小孔成像结构的探测单元构成十字架型的成像探头，可以覆盖2×180°×60°的张角范围，进而能够实现采用三轴稳定卫星平台的条件下对‘准2π’方向角入射的中能电子的高时间分辨率、角度分辨率测量。

技术领域

本发明涉及空间粒子辐射探测载荷技术领域，具体地涉及一种中能电子探测探头及一种中能电子探测器。

背景技术

自1958年美国科学家詹姆斯·范艾伦发现地球辐射带以来，能量范围在1keV到数MeV之间的中能粒子(包括电子、质子和其他离子)就引起人们的广泛兴趣。中能粒子存在于磁层各个区域及其边界层，是地球磁层中出现的极光、磁暴、高能电子暴等许多空间物理现象的重要原因，是太阳风—磁层—电离层能量耦合与传输过程中的重要因素。中能粒子在磁层中的加速机制问题和其起源的问题是目前中能粒子研究中尚待解决的两个最基本的问题。另外能量较高(MeV)的中能粒子，特别是电子，被认为是近地空间中航天器的最严重威胁之一。然而在地球磁层中中能电子通量具有明显的各向异性，或者说具有中能电子通量具有显著不同的投掷角(粒子运动方向与局地磁场方向的夹角)分布特征。了解中能电子的投掷角分布(或方向分布)特征是准确地评估空间辐射环境、建立动态辐射带模型的基础。因此，对中能电子通量的投掷角分布测量具有十分重要的科学和现实意义。

当前用于测量中能电子投掷角分布或4π方向分布的中能电子探测器均需要采用旋转的卫星平台，通过卫星平台的旋转来帮助探测器实现方位角方向的扫描。如果要实现对4π方向分布的测量，需要卫星旋转一周才能实现。而卫星旋转一周通常需要数秒钟的时间，而有时卫星平台上如果搭载了其他的光学成像测量仪器(这种仪器要求卫星尽量稳定、不转动或以极低速度转动)，卫星就只能以极低速度旋转或者就不自旋。因此对就位带电粒子的投掷角分布或4π方向分布测量与光学成像测量直接就会出现对卫星平台的矛盾的需求。然而，中能电子投掷角分布的时间分辨率对于空间物理领域中波-粒子相互研究是一个重要的指标参数。高时间分辨率和角度分辨率的中能电子投掷角分布测量对于研究磁层中粒子加速、传输及暴时响应具有重要意义。

从我国卫星平台的发展趋势看，无论是科学卫星还是应用卫星，今后主要将采用三轴稳定的卫星平台，以方便姿轨控和数据传输。而在三轴稳定的卫星平台上，目前现有的中能电子探测技术很难实现对中能电子的投掷角分布或4π方向分布的测量。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明提出了一种中能电子探测探头及中能电子探测器，所述中能电子探测探头包括多个小孔成像结构探测单元、放大器板、探头支架，以及多个探头侧盖板。在一可选实施例中，所述多个小孔成像结构探测单元包括四个线阵列小孔成像结构探测单元和一个面阵列小孔成像结构探测单元，由此构成了十字架型的成像探头，可以覆盖2×180°×60°的张角范围，进而可以实现采用三轴稳定卫星平台的条件下对‘准2π’方向角入射的中能电子的高时间分辨率和角度分辨率观测。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种中能电子探测探头，包括：

壳体，所述壳体具有顶部平面以及沿相互垂直的第一方向和第二方向设置的多个侧面；

多个小孔成像结构探测单元，分别安装在所述壳体的顶部平面和多个侧面上，所述多个小孔成像结构探测单元的位置关系满足：(1)多个所述小孔成像结构探测单元的对称轴相交于一点；(2)安装在所述第一方向上的多个侧面上的多个小孔成像结构探测单元的对称轴位于第一平面内，安装在所述第二方向上的多个侧面上的多个小孔成像结构探测单元的对称轴位于与第一平面垂直的第二平面内；(3)对称轴位于同一平面内的多个所述小孔成像结构探测单元的探测张角之和为180°；