[发明专利]一种空间核爆伽马射线探测器

说明书

本发明提供的一种空间核爆伽马射线探测器，该探测器由伽马射线编码板、像素型碲锌镉探测器和处理线路单元三部分组成。通过编码板对核爆事件入射伽马射线的方向和强度调制，通过像素型碲锌镉探测器采集光子信息，由处理线路单元解码成图像，并通过对核爆图像的分析来实现对伽马射线的发生时间、强度、能谱和入射角度的探测，从而实现对大气层及近地空间核爆发生时间、当量和方位的探测。本发明所述的空间核爆伽马射线探测器，相对于基于单孔/多孔准直器和闪烁体/闪烁屏耦合可见光探测器的传统空间核爆伽马射线探测器，具有探测灵敏度高、定位精度高、核爆事件识别确认能力强、体积重量功耗低的优势。

技术领域

本发明涉及一种空间核爆伽马射线探测器,用于实现对大气层及近地空间核爆当量和方位的探测。本发明属于空间伽马射线探测技术领域。

背景技术

核爆炸的同时发射出伽马射线辐射。核爆炸总的积分γ辐射约占总的武器能量的5％，根据产生时间的早晚分为瞬发γ辐射和缓发γ辐射，各占大约一半，典型能段为1～3MeV。核爆炸早期弹体物质蒸发和飞散(10^-5s)之前放出的称为瞬发γ辐射。瞬发γ辐射与弹体物质发生多次相互作用，泄露出的γ辐射的份额、能谱、时间谱与核弹的材料和结构有很大关系。10^-5～15s释放出的裂变碎片、火球和烟云释放的辐射是缓发γ辐射。大气层核爆炸产生的剩余缓发γ辐射在烟云的抬升作用下可上升到20～30km。

从探测灵敏度、鉴别能力、监测范围、定点准确度等几方面衡量，对大气层与近地空间核爆炸探测最有效的技术手段就是空间核爆探测，不受国界和领空的限制。传统的空间核爆γ射线探测器采用多路闪烁体探测器通过符合探测技术来确认核爆炸事件，即在给定的短时间内，当所有探测器同时探测到γ射线存在，则可以判明有核爆炸事件发生。探测器记录的随机信号仅表明探测到的是本底辐射。通过不同位置多路信号时间交会测量的原理实现核爆炸定位。传统的空间核爆伽马射线探测器核爆事件识别确认能力差，虚警率高，单一载荷不具备定位探测能力，重量体积功耗大。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提出一种空间核爆伽马射线探测器，实现对伽马射线的发生时间、强度、能谱和入射角度的探测。

本发明的技术方案是：一种空间核爆伽马射线探测器，该探测器包括编码板、像素型碲锌镉探测器和处理线路单元；

编码板，通过编码方法对核爆事件伽马射线的入射方向和强度进行调制；

像素型碲锌镉探测器，敏感编码调制后的伽马射线，得到每个伽马光子信息，所述光子信息包括光子到达时间、光子能量和敏感位置，将光子信息发送给处理线路单元；

处理线路单元，将光子信息解码成核爆伽马射线投影图像，对核爆伽马射线投影图像进行分析，实现对核爆伽马射线的发生时间、强度、能谱和发生位置的探测。

优选地，所述编码板由能阻止伽马射线光子的材料制成，在编码板上设置镂空与遮挡交替的编码图案，入射的伽马射线光子一部分被编码板遮挡部分挡住，另外一部分穿过编码镂空部分到达像素型碲锌镉探测器。

优选地，所述编码图案构型为修正均匀冗余阵列，由m×m阵列的编码孔板排列而成，m×m为素数。

优选地，所述编码板中镂空部分面积占整个编码板总面积的1/2。

优选地，所述像素型碲锌镉探测器观测窗口采用铝滤光片制成，敏感元为像素型碲锌镉晶体。

优选地，所述编码板为厚度大于1mm的钨板。

优选地，所述编码板单像素尺寸大于等于像素型碲锌镉探测器单像素尺寸。

优选地，所述像素型碲锌镉探测器中的碲锌镉晶体厚度大于等于10mm。

优选地，所述像素型碲锌镉探测器的像素数n×n为素数。