本發(fā)明屬于空間帶電粒子探測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，主要涉及一種空間高能電子和質(zhì)子探測(cè)器。

背景技術(shù)：

帶電粒子是空間環(huán)境的重要組成部分。自空間探測(cè)活動(dòng)開始起，帶電粒子就成為空間探測(cè)活動(dòng)的重要內(nèi)容之一。50年多來(lái)，人們發(fā)射了數(shù)百個(gè)航天器在太空的各個(gè)區(qū)域?qū)щ娏Ｗ舆M(jìn)行探測(cè)和研究。盡管如此，人類對(duì)空間帶電粒子環(huán)境的認(rèn)識(shí)仍然很有限，很多與空間帶電粒子相關(guān)的空間環(huán)境科學(xué)問題尚待解決。因此，需要通過(guò)對(duì)空間帶電粒子的探測(cè)，進(jìn)一步了解空間帶電粒子環(huán)境的特點(diǎn)及其變化，對(duì)了解和掌握空間環(huán)境具有重要的科學(xué)意義；另一方面，空間帶電粒子對(duì)在軌運(yùn)行的航天器帶來(lái)嚴(yán)重的安全隱患，是影響航天器長(zhǎng)壽命和高可靠性的主要因素之一。隨著空間應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展，各種新工藝、新材料、新型器件以及新技術(shù)將廣泛應(yīng)用于各種航天器上，這對(duì)航天器的壽命和可靠性提出了更高的要求。這需要繼續(xù)加強(qiáng)對(duì)空間帶電粒子的探測(cè)，進(jìn)一步了解空間帶電粒子環(huán)境的特點(diǎn)和作用，評(píng)估其對(duì)航天器造成的影響，從而為航天器的設(shè)計(jì)、防護(hù)及在軌診斷提供參考和依據(jù)。因此，空間帶電粒子探測(cè)又具有重要的工程意義。

國(guó)外對(duì)空間的高能電子和質(zhì)子及其它帶電粒子都進(jìn)行了大量的探測(cè)和研究，但國(guó)內(nèi)目前，還沒有完全覆蓋0.7～10.0MeV的電子和15～300MeV的質(zhì)子的探測(cè)器。而空間0.7～10.0MeV的電子和15～300MeV的質(zhì)子對(duì)于航天器的安全運(yùn)行又顯得尤為重要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明提供了一種空間高能電子和質(zhì)子探測(cè)器，將每個(gè)傳感器都作為一個(gè)獨(dú)立的模塊，滿足了對(duì)空間高能的電子和質(zhì)子的探測(cè)需求。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為：一種空間高能電子和質(zhì)子探測(cè)器，其特征在于，包括殼體、擋光片S1，傳感器D1，傳感器D2，反符合閃爍體S2，光電二極管。

殼體為中空的圓柱腔體，頂部開設(shè)中心孔。

擋光片S1為鍍鋁薄膜。

傳感器D1為第一圓形金硅面壘型探測(cè)器，并從側(cè)邊引出第一電接口；

傳感器D2由多個(gè)完全相同的傳感模塊層疊而成，每個(gè)傳感模塊包括第二圓形金硅面壘探測(cè)器、吸收體、印制電路板；吸收體為聚四氟乙烯，通過(guò)環(huán)氧樹脂粘在第二圓形金硅面壘探測(cè)器的背面，和第二圓形金硅面壘探測(cè)器一起固定在同一塊印制電路板上，該印制電路板上金硅面壘探測(cè)器的周圍是前置放大電路，第二金硅面壘探測(cè)器由印制電路板的側(cè)邊引出第二電接口；

反符合閃爍體S2為1塊中空的圓柱形塑料閃爍體；

反符合閃爍體S2固定在殼體的內(nèi)腔處，二者共軸；擋光片S1，傳感器D1，傳感器D2三者按照從上至下的次序準(zhǔn)直固定安裝在反符合閃爍體S2的中部；其中傳感器D1和傳感器D2之間相距設(shè)定的距離；光電二極管設(shè)置于反符合閃爍體S2的側(cè)壁上，二者通過(guò)光耦合劑接觸相連；第一電接口和第二電接口引出到殼體外部。

進(jìn)一步地，擋光片S1厚50μm、直徑3.0㎝，能阻擋能量低于0.3MeV的電子，能量低于7.5MeV的質(zhì)子。

進(jìn)一步地，擋光片S1、第一圓形金硅面壘型探測(cè)器以及傳感模塊均固定設(shè)置于鋁合金框架上，鋁合金框架結(jié)構(gòu)具體為：

截面為正方形，邊長(zhǎng)為4.0cm，厚1.0cm，其右側(cè)開有凹槽，用于引出第一電接口和第二電接口，鋁合金框架的四周開有4個(gè)直徑為0.5cm的螺桿通孔。

進(jìn)一步地，傳感器D2中的金硅面壘探測(cè)器呈圓形，直徑為1.0cm，靈敏層厚度為0.015cm；吸收體直徑為1.0cm，厚度為0.02cm。

進(jìn)一步地，反符合閃爍體S2內(nèi)徑為4.5cm，外徑為6.5cm，高度為5.0cm。

進(jìn)一步地，殼體由上蓋板、側(cè)壁以及底板組成。

上蓋板為圓形蓋板，中央開設(shè)一個(gè)中心孔，內(nèi)徑為2.0cm，外徑為8.0cm，厚1.0cm，材料為銅。

側(cè)壁為中空?qǐng)A柱體，內(nèi)徑7.0cm，外徑8.0cm，材料為銅，在側(cè)壁1-7上還開有一個(gè)矩形孔，用于安裝探頭電接口1-12，便于探頭與電子學(xué)系統(tǒng)之間的通信。

底板為銅質(zhì)圓柱體，半徑為4.0cm，在其上面對(duì)稱地開4個(gè)通孔，通孔中心所在圓的半徑為7.5cm；

其中上蓋板和底板分別固定覆蓋在側(cè)壁上下兩端。

進(jìn)一步地，擋光片S1，傳感器D1，傳感器D2三者按照從上至下的次序準(zhǔn)直安裝在反符合閃爍體S2的中部，并以螺桿固定；

螺桿穿過(guò)鋁合金框架的螺桿通孔將擋光片S1，傳感器D1，傳感器D2三者固定在反符合閃爍體S2的中部。

進(jìn)一步地，傳感器D2底部和殼體的底板之間設(shè)置緊固彈片。

有益效果：

本發(fā)明基于ΔE-R原理，提出了一種空間高能電子和質(zhì)子探測(cè)器的設(shè)計(jì)方法，該設(shè)計(jì)將探測(cè)器中的擋光片和各個(gè)傳感器設(shè)計(jì)為一個(gè)個(gè)獨(dú)立的模塊，經(jīng)試驗(yàn)驗(yàn)證可探測(cè)空間0.7～10.0MeV的電子和15～300MeV的質(zhì)子，為空間帶電粒子輻射探測(cè)提供了便利?；谶@種設(shè)計(jì)的探測(cè)器，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊的特點(diǎn)，并且采用了模塊化的設(shè)計(jì)思想和理念，符合當(dāng)下空間帶電粒子探測(cè)器發(fā)展的大趨勢(shì)。

附圖說(shuō)明

圖1空間高能電子和質(zhì)子探測(cè)器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2空間高能電子和質(zhì)子探測(cè)器中傳感模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；

1-1：擋光片S1，1-2：探頭上蓋板，1-3：螺孔，1-4：傳感器D1，1-5：1-6：反符合閃爍體S2，1-7：傳感器D2，1-8：探頭側(cè)壁，1-9：螺桿，1-10：探頭底板，1-11：螺母，1-12：緊固彈片，1-13：探頭電接口，1-14：光電二極管，2-1：鋁合金框架，2-2：螺孔,2-3：印制電路板,2-4：電接口，2-5：金硅面壘探測(cè)器。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖并舉實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。

實(shí)施例1、一種空間高能電子和質(zhì)子探測(cè)器，如圖1所示，包括殼體、擋光片S11-1，傳感器D11-4，傳感器D21-7，反符合閃爍體S21-6，光電二極管1-14。

殼體為中空的圓柱腔體，頂部開設(shè)中心孔。

擋光片S11-1為鍍鋁薄膜。

傳感器D11-4為第一圓形金硅面壘型探測(cè)器，并從側(cè)邊引出第一電接口；

傳感器D21-6由多個(gè)完全相同的傳感模塊層疊而成，每個(gè)傳感模塊如圖2所示，包括第二圓形金硅面壘探測(cè)器2-5、吸收體、印制電路板2-3；吸收體為聚四氟乙烯，通過(guò)環(huán)氧樹脂粘在第二圓形金硅面壘探測(cè)器2-5的背面，和第二圓形金硅面壘探測(cè)器2-5一起固定在同一塊印制電路板2-3上，該印制電路板2-3上金硅面壘探測(cè)器2-5的周圍是前置放大電路，第二金硅面壘探測(cè)器2-5由印制電路板2-3的側(cè)邊引出第二電接口。通過(guò)設(shè)置傳感器的層數(shù)可以增加或者減小探測(cè)粒子能量的范圍，通過(guò)粒子射程、粒子能量以及每層傳感器的厚度等參數(shù)可以確定具體的層數(shù)。

反符合閃爍體S21-5為1塊中空的圓柱形塑料閃爍體。閃爍體用于將非入射孔進(jìn)入的粒子排除。

各部件之間的位置關(guān)系為：

反符合閃爍體S21-5固定在殼體的內(nèi)腔處，二者共軸；擋光片S11-1，傳感器D11-4，傳感器D21-7三者按照從上至下的次序準(zhǔn)直固定安裝在反符合閃爍體S21-5的中部；其中傳感器D11-4和傳感器D21-7之間相距設(shè)定的距離；光電二極管1-14設(shè)置于反符合閃爍體S21-5的側(cè)壁上，二者通過(guò)光耦合劑接觸相連；第一電接口和第二電接口引出到殼體外部。

本實(shí)施例中，所選取的擋光片S11-1厚50μm、直徑3.0㎝，能阻擋能量低于0.3MeV的電子，能量低于7.5MeV的質(zhì)子。

本實(shí)施例中，擋光片S11-1、第一圓形金硅面壘型探測(cè)器以及傳感模塊均固定設(shè)置于鋁合金框架上，鋁合金框架結(jié)構(gòu)具體為：

截面為正方形，邊長(zhǎng)為4.0cm，厚1.0cm，其右側(cè)開有凹槽，用于引出第一電接口和第二電接口，鋁合金框架的四周開有4個(gè)直徑為0.5cm的螺桿通孔。

本實(shí)施例中，傳感器D21-6中的金硅面壘探測(cè)器2-5呈圓形，直徑為1.0cm，靈敏層厚度為0.015cm；吸收體直徑為1.0cm，厚度為0.02cm。

本實(shí)施例中，反符合閃爍體S21-5內(nèi)徑為4.5cm，外徑為6.5cm，高度為5.0cm。

本實(shí)施例中，殼體由上蓋板1-2、側(cè)壁1-8以及底板1-10組成；上蓋板1-2為圓形蓋板，中央開設(shè)一個(gè)中心孔，內(nèi)徑為2.0cm，外徑為8.0cm，厚1.0cm，材料為銅；側(cè)壁1-8為中空?qǐng)A柱體，內(nèi)徑7.0cm，外徑8.0cm，材料為銅，在側(cè)壁1-7上還開有一個(gè)矩形孔，用于安裝探頭電接口1-12，便于探頭與電子學(xué)系統(tǒng)之間的通信；底板1-10為銅質(zhì)圓柱體，半徑為4.0cm，在其上面對(duì)稱地開4個(gè)通孔，通孔中心所在圓的半徑為7.5cm；其中上蓋板1-2和底板1-10分別固定覆蓋在側(cè)壁1-8上下兩端。

本實(shí)施例中，擋光片S11-1，傳感器D11-4，傳感器D21-7三者按照從上至下的次序準(zhǔn)直安裝在反符合閃爍體S21-5的中部，并以螺桿固定；螺桿穿過(guò)鋁合金框架的螺桿通孔將擋光片S11-1，傳感器D11-4，傳感器D21-7三者固定在反符合閃爍體S21-5的中部。

本實(shí)施例中，傳感器D21-7底部和殼體的底板1-10之間設(shè)置緊固彈片1-12。

根據(jù)本實(shí)施例設(shè)計(jì)的參數(shù)，設(shè)計(jì)的空間高能帶電粒子探測(cè)器，在配合相應(yīng)的信號(hào)處理電子學(xué)系統(tǒng)后，可探測(cè)空間0.7～10.0MeV的電子和15～300MeV的質(zhì)子。

綜上，以上僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。