[发明专利]一种中能电子探测器一体化设计探测探头

说明书

本发明属于空间粒子辐射探测载荷技术领域，公开了一种中能电子探测器一体化设计探测探头，包括小孔成像结构的探测单元(1)、第一探测单元支架(2)、第二探测单元支架(3)、第一放大器板(4)、第二放大器板(5)；所述小孔成像结构的探测单元(1)通过导线和第一探测单元支架(2)上的导线联通槽(10)与第一放大器板(4)相连，所述第一放大器板(4)固定在第一探测单元支架(2)上，且集成前置放大器ASIC芯片固定在所述第一放大器板(4)上；所述第二放大器板(5)上的供电电路通过导线连接到第一放大器板(4)，并为集成前置放大器ASIC芯片供电；所述第二探测单元支架(3)与第一探测单元支架(1)固定为整体。

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器一体化设计探测探头。

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。了解中能电子的分布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，对中能电子的测量具有十分重要的科学和现实意义。

但是在技术上实现对中能电子的测量是非常不容易的。对中能电子能谱的准确测量，要求仪器具有极低的系统噪声。

在目前通用的空间粒子辐射探测中，主要包括静电分析仪和半导体探测器望远镜两种探测仪器。其中静电分析仪主要用于测量低能电子，它能测量的最高电子能量由其极板两端能施加的电压大小决定的。受到空间中能应用的高压幅度的限制，一般来说静电分析仪只能测量30keV以下的低能电子。而半导体探测器望远镜一般用于测量高能粒子。半导体探测器望远镜一般由二元或多元半导体探测器构成。通过对粒子在两个或多个探测器上产生的信号进行符合或反符合，实现对入射粒子种类，能量测量和入射角度的限定。这类仪器通常将半导体探测器完全密封在一个望远镜准直结构中。而为了确保望远镜结构的完整性和对半导体探测器的屏蔽效果，前置放大器通常放置在望远镜准直结构外面的电子学机箱中。半导体探测器和前置放大器之间需要通过较长的导线连接。

传统的二元或多元半导体望远镜设计中，一般将半导体探测器与前置放大器分别封装在望远镜准直结构和电子学机箱两个独立的结构中。这种设计会造成整个系统的电子学噪声增加，且容易受到外界干扰。因此，传统的二元或多元半导体探测器望远镜粒子辐射探测器的系统噪声通常大于10keV，因此无法满足中能电子探测器对准确测量50-600keV中能电子能谱的需求。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的缺点，提出一种中能电子探测器一体化设计探测探头，包括小孔成像结构的探测单元1、第一探测单元支架2、第二探测单元支架3、第一放大器板4、第二放大器板5；所述小孔成像结构的探测单元1通过导线和第一探测单元支架2上的导线联通槽10与第一放大器板4相连，所述第一放大器板4固定在第一探测单元支架2上，且集成前置放大器ASIC(Application Specific Integrated Circuit)芯片固定在所述第一放大器板4上；所述第二放大器板5上的供电电路通过导线连接到第一放大器板4，并为集成前置放大器ASIC芯片供电；所述第二探测单元支架3为第一放大器板4和第二放大器板5提供屏蔽，并与第一探测单元支架1固定为整体。

于本发明的一实施例中，所述中能电子探测器一体化设计探测探头还包括探测探头侧盖6，所述探测探头侧盖6固定在第一探测单元支架2上。

于本发明的一实施例中，所述小孔成像结构的探测单元1包括屏蔽壳与至少两个位置灵敏半导体探测器，位置灵敏半导体探测器放置在屏蔽壳体内，所述屏蔽壳上开有小孔。