一種空間中性原子傅立葉成像裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及空間探測技術領域，尤其涉及一種空間中性原子傅立葉成像裝置。
【背景技術】
[0002]空間環(huán)境科學研究進展表明空間天氣變化，尤其是磁層亞暴和磁暴，呈全球演化特征。衛(wèi)星局地空間的等離子體探測只反映了衛(wèi)星所經(jīng)過區(qū)域的物理特性，且同時具有空間變化和時間變化因素，因此，衛(wèi)星局地空間的等離子體探測很難滿足對空間等離子體全球時、空演化物理特征的空間探測需求。針對粒子響應能段和特定空間區(qū)域，開發(fā)具有遙測功能的粒子成像探測技術是開展空間物理研究和空間天氣環(huán)境監(jiān)測的迫切要求。
[0003]中性原子成像是近年來應用于空間探測的一種高新技術，是目前對空間等離子體和中能粒子分布進行可視化遙感的唯一途徑。由于中性原子的空間分布和通量變化與地磁活動密切相關，中性原子成像探測包含了等離子體空間分布信息和時間演化過程，可以滿足磁暴期間對全球等離子體背景演化過程的空間探測需求，該中性原子成像探測技術將成為未來空間天氣環(huán)境監(jiān)測的重要技術。
[0004]目前中性原子成像儀均采用機械分隔不同方向，而后進行各個像素獨立成像的方法進行測量。這種測量方法由于需要機械分隔，因此存在著方向分辨率較低和體積較大的問題，限制了在衛(wèi)星上的搭載應用。

【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明的目的在于，為解決現(xiàn)有的中性原子成像儀器存在著空間分辨率較低的技術問題，本發(fā)明提供了一種空間中性原子傅立葉成像裝置，利用該裝置可以在提高成像空間分辨率和時間分辨率的需求下，采用柵網(wǎng)對空間各個方向的粒子流強度進行調制，而后在明確調制柵網(wǎng)、偏轉電極及傳感器組合結構的參數(shù)下，可以在與基于機械分隔測量法的中性原子成像儀相同重量和體積下，獲得更好的空間分辨率和時間分辨率。
[0006]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出了一種空間中性原子傅立葉成像裝置，所述成像結構包括兩個指向相同區(qū)域的成像單元；每個成像單元又包括:準直器、偏轉電極板、半導體傳感器、上柵網(wǎng)調制板和下柵網(wǎng)調制板；所述準直器用于限定中性原子的空間測量范圍；所述偏轉電極板用于偏轉過濾所述空間測量范圍內的帶電粒子；所述半導體傳感器用于測量中性原子的能量；所述的準直器、上柵網(wǎng)調制板、下柵網(wǎng)調制板及半導體傳感器由上至下依次平行排列，所述的偏轉電極板成對平行排列于半導體傳感器和上柵網(wǎng)調制板之間，且該偏轉電極板與上柵網(wǎng)調制板垂直；所述的上柵網(wǎng)調制板和下柵網(wǎng)調制板均采用“遮擋-縫隙”周期性柵網(wǎng)結構，其中一個成像單元的上柵網(wǎng)調制板內的縫隙與下柵網(wǎng)調制板內的縫隙在垂直方向上全部重疊；另一個成像單元的上柵網(wǎng)調制板內的縫隙與下柵網(wǎng)調制板內的縫隙在垂直方向上部分重疊，該縫隙的遮擋面積與重疊面積之比為1:1。
[0007]作為上述技術方案的進一步改進，所述的偏轉電極板采用鋁合金材料制成，該偏轉電極板可通過加載高壓偏轉過濾空間測量范圍內的帶電粒子。
[0008]作為上述技術方案的進一步改進，所述的上柵網(wǎng)調制板和下柵網(wǎng)調制板均采用銅制材料制成。
[0009]作為上述技術方案的進一步改進，所述的半導體傳感器采用像素型硅質傳感器，該像素型硅質傳感器上的每個像素點獨立輸出信號。
[0010]作為上述技術方案的進一步改進，每個所述成像單元的像素型硅質傳感器的數(shù)目至少為2個，所述的像素型硅質傳感器均位于同一平面上，且排列成與柵網(wǎng)相對應的一維狀。
[0011]所述的兩個成像單元可安裝在自旋衛(wèi)星圓柱面上，從而實現(xiàn)立體成像觀測。此時，兩個成像單元的視場指向差應小于10%。
[0012]本發(fā)明的一種空間中性原子傅立葉成像裝置的優(yōu)點在于:
[0013]本發(fā)明的空間中性原子傅立葉成像裝置在有限空間內減少了隔離部件，實現(xiàn)更多空間作為光路利用，從而提高了空間分辨率；并且在每個半導體傳感器像素上都可以接收各個方向的粒子，將現(xiàn)有的每個像素獨享一個準直器的結構改進為所有的像素共享一個準直器，提高了粒子的利用率，降低了空間粒子的損失比例，從而提高了時間分辨率。
【附圖說明】
[0014]圖1為本發(fā)明實施例的一種空間中性原子傅立葉成像裝置中的兩個成像單元安裝于自選衛(wèi)星上的位置示意圖。
[0015]圖2為本發(fā)明實施例中的成像單元結構剖視圖。
[0016]圖3為沿圖2中C-C方向的截面視圖。
[0017]圖4為本發(fā)明實施例中的上、下柵網(wǎng)調制板的結構示意圖。
[0018]圖5為本發(fā)明實施例中的像素型半導體傳感器結構示意圖。
[0019]圖6a為本發(fā)明實施例中的一個成像單元內中性原子的運動軌跡示意圖。
[0020]圖6b為本發(fā)明實施例中的另一個成像單元內中性原子的運動軌跡示意圖。
[0021]附圖標記
[0022]1、準直器2、上柵網(wǎng)調制板 3、偏轉電極板
[0023]4、下柵網(wǎng)調制板5、半導體傳感器
【具體實施方式】
[0024]下面結合附圖和實施例對本發(fā)明所述的一種空間中性原子傅立葉成像裝置進行詳細說明。
[0025]本發(fā)明的一種空間中性原子傅立葉成像裝置，包括兩個指向相同區(qū)域的成像單元，每個成像單元均包括:準直器、偏轉電極板和半導體傳感器，所述準直器用于限定中性原子的空間測量范圍，所述偏轉電極板用于偏轉過濾所述空間測量范圍內的帶電粒子，所述半導體傳感器用于測量中性原子的能量；每個成像單元還包括上柵網(wǎng)調制板和下柵網(wǎng)調制板；所述的準直器、上柵網(wǎng)調制板、下柵網(wǎng)調制板及半導體傳感器由上至下依次平行排列，所述的偏轉電極板成對平行排列于半導體傳感器和上柵網(wǎng)調制板之間，且該偏轉電極板與上柵網(wǎng)調制板垂直；所述的上柵網(wǎng)調制板和下柵網(wǎng)調制板均采用“遮擋-縫隙”周期性柵網(wǎng)結構，其中一個成像單元的上柵網(wǎng)調制板內的縫隙與下柵網(wǎng)調制板內的縫隙在垂直方向上全部重疊；另一個成像單元的上柵網(wǎng)調制板內的縫隙與下柵網(wǎng)調制板內的縫隙在垂直方向上部分重疊，該縫隙的遮擋面積與重疊面積之比為1:1。所述的偏轉電極板之間構成平行空腔，當該偏轉電極板工作時，相鄰的兩層偏轉電極板加載電性相反的靜電高壓，在空腔內部形成垂直于偏轉電極板的電場空間，使入射的帶電粒子受到靜電作用而發(fā)生偏轉，而此時中性原子不受到靜電場作用，會以入射方向直接出射。
[0026]基于上述成像裝置的結構，如圖1所示，在本實施例中的空間中性原子傅立葉成像裝置，所