[发明专利]一种紧凑型推扫式的地球空间中性原子观测装置

说明书

本发明的一种紧凑型推扫式空间中性原子观测装置，包括有电子学部分和若干个沿圆周向分布的成像单元，成像单元共同构成180度的视场；该成像单元包括：准直器、偏转电极板、半导体传感器、调制栅网及防静电栅网，所述的防静电栅网、准直器、编码调制板、偏转电极板及阵列传感器由上至下依次连接，所述的阵列传感器和编码调制板平行设置，所述的偏转电极板成对平行排列于半导体传感器和调制栅网之间，且该偏转电极板与调制栅网、阵列传感器垂直；所述准直器用于限定中性原子的空间测量范围；所述编码调制板用于限制空间测量范围内的中性原子进行透过；所述偏转电极板用于偏转过滤所述空间测量范围内的带电粒子。

技术领域

本发明涉及空间探测技术领域，尤其涉及一种地球空间中性原子观测的卫星搭载装置。

背景技术

空间环境科学研究进展表明空间天气变化，尤其是磁层亚暴和磁暴，呈全球演化特征。卫星局地空间的等离子体探测只反映了卫星所经过区域的物理特性，且同时具有空间变化和时间变化因素，因此，卫星局地空间的等离子体探测很难满足对空间等离子体全球时、空演化物理特征的空间探测需求。针对粒子响应能段和特定空间区域，开发具有遥测功能的粒子探测技术是开展空间物理研究和空间天气环境监测的迫切要求。

空间中性原子遥感是近年来应用于空间粒子探测的一种高新技术，是目前对空间等离子体和中能粒子分布进行可视化遥感的唯一途径。由于中性原子的空间分布和通量变化与地磁活动密切相关，中性原子成像探测包含了等离子体空间分布信息和时间演化过程，可以满足磁暴期间对全球等离子体背景演化过程的空间探测需求，该中性原子成像探测技术将成为未来空间天气环境监测的重要技术。

目前中性原子成像仪均采用机械分隔不同方向，而后进行各个像素独立成像的方法进行测量。这种测量方法由于需要机械分隔，因此存在着方向分辨率较低和体积较大的问题，限制了在卫星上的搭载应用。

发明内容

本发明的目的在于，为解决现有的中性原子成像仪器存在着空间分辨率较低的技术问题，本发明提供了一种紧凑型推扫式的空间中性原子观测装置。

本发明的技术方案利用该装置可以在提高成像空间分辨率和时间分辨率的需求下采用调制栅网对空间各个方向的粒子流强度进行调制，而后在明确调制栅网、偏转电极及传感器组合结构的参数下，可以在与基于机械分隔测量法的中性原子成像仪相同重量和体积下，获得更好的空间分辨率和时间分辨率。

为实现上述目的，本发明提出了一种紧凑型推扫式空间中性原子观测装置，所述装置包括：电子学部分和若干个沿圆周向分布的成像单元；

所述两个以上成像单元共同构成180度的一维视场；且所述成像单元进一步包括：用于限定中性原子的空间测量范围的准直器、用于限制空间测量范围内的中性原子进行透过的偏转电极板、用于偏转过滤空间测量范围内的带电粒子的半导体传感器、编码调制板、调制栅网及用于防止成像单元内静电高压泄漏的防静电栅网；

所述的防静电栅网、准直器、编码调制板、偏转电极板及半导体传感器由上至下依次连接(以成像单元的开口方向为上)，所述的半导体传感器和编码调制板平行设置，所述的偏转电极板成对平行排列于半导体传感器和调制栅网之间，且该偏转电极板与调制栅网、阵列传感器垂直。

可选的，所述的偏转电极板采用低序数金属材料制成。

所述的调制栅网采用铜金属材料制成，且该调制板采用符合余弦或正弦规律的“遮挡-空隙”栅网结构。

所述防静电栅网、调制栅网及半导体传感器之间平行度不小于30度。

所述的半导体传感器为半导体阵列传感器，所述半导体阵列传感器采用一维像素型传感器，该像素型传感器上的每个像素点独立输出信号。

所述的阵列传感器采用硅质传感器，或采用金刚石质传感器。