专利汇可以提供一种空间高能电子和质子的探测方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种空间高能 电子 和质子的探测方法,属于空间带电粒子探测领域。所述方法包括探测器和 信号 处理系统;所述探测器由 探头 、 铜 质 外壳 和底座组成,其中探头主要由挡光片S1、 传感器 D1、 闪烁体 D2、反符合闪烁体S2、 光电倍增管 和前置处理 电路 板组成;所述 信号处理 系统包括第一成形电路、第一主 放大器 、第二主放大器、第二成形电路、相加电路、对数相加电路、第一峰值保持电路、第一脉冲幅度分析器、第一计数电路、第二计数电路、第二脉冲幅度分析器、第二峰值保持电路、第三主放大器和第三成形电路。所述方法能探测电子和质子的 能量 ,准确 鉴别 质子和电子;用该方法研制的探测器体积和功耗小、计数率高,可应用于空间带电粒子的探测。,下面是一种空间高能电子和质子的探测方法专利的具体信息内容。
1.一种空间高能电子和质子的探测方法,其特征在于:所述方法包括探测器和信号处理系统(1-10);
所述探测器由探头、铜质外壳(1-18)和底座(1-15)组成,其中探头主要由挡光片S1(1-2)、传感器D1(1-4)、闪烁体D2(1-7)、反符合闪烁体S2(1-6)、光电倍增管(1-9)和前置处理电路板(1-13)组成,其中,反符合闪烁体S2(1-6)包裹在传感器D1(1-4)和闪烁体D2(1-7)周围;
挡光片S1(1-2)为厚400μm的铝箔;传感器D1(1-4)是厚100μm的金硅面垒型探测器,带电粒子在其中沉积的能量为ΔE1;闪烁体D2(1-7)是高10㎝的圆柱形闪烁体,带电粒子在其中沉积的能量为ΔE2;反符合闪烁体S2(1-6)由两块完全一样的剖面为L型的塑料闪烁体左右对称紧密对接在一起,形成上端开口的圆筒结构,其内径与闪烁体D2(1-7)直径相配合;反符合闪烁体S2(1-6)顶部内侧开有环形凹槽,内壁开有凹槽;
将具有凹槽的底座(1-15)固定在航天器或卫星的指定位置上,支撑弹片(1-14)放置在底座(1-15)凹槽内最底部,前置处理电路板(1-13)置于支撑弹片(1-14)上方,光电倍增管(1-9)置于前置处理电路板(1-13)上方,支撑弹片(1-14)、前置处理电路板(1-13)和光电倍增管(1-9)的直径都与底座(1-15)凹槽直径吻合,保证支撑弹片(1-14)、前置处理电路板(1-13)和光电倍增管(1-9)抵触连接,光电倍增管(1-9)上端与底座(1-15)凹槽上端处于同一高度;
反符合闪烁体S2(1-6)置于光电倍增管(1-9)上方,并通过光耦合剂与光电倍增管(1-9)紧密接触;圆形光屏蔽层(1-8)置于反符合闪烁体S2(1-6)内的底部,其直径与反符合闪烁体S2(1-6)内径相配合,厚度根据实际需要,使闪烁体D2(1-7)产生的信号不能进入反符合闪烁体S2(1-6);闪烁体D2(1-7)置于光屏蔽层(1-8)上方,其直径与反符合闪烁体S2(1-6)内径相配合;闪烁体D2(1-7)侧面安装光电二极管(1-19),光电二极管(1-19)位于反符合闪烁体S2(1-6)内壁凹槽中,所述凹槽的尺寸与光电二极管(1-19)相配合;
传感器D1(1-4)上方与环状的传感器D1上电极(1-3)固连,下方与环状的传感器D1下电极(1-21)固连;传感器D1上电极(1-3)与顶部凹槽上端水平,传感器D1下电极(1-21)与顶部凹槽下端抵触;绝缘片(1-22)放置在传感器D1上电极(1-3)上方,挡光片S1(1-2)置于绝缘片(1-22)上方;
将上端开口的圆筒形铜质外壳(1-18)安装在探头外部,与底座(1-15)固连,挡光片S1(1-2)通过紧固弹片(1-23)与铜质外壳(1-18)上端保持紧密固定;铜质外壳(1-18)内径与底座(1-15)凹槽外径相吻合,以能够紧密安装为准;铜质外壳(1-18)上端开口尺寸与望远镜张角有关,开口处截面为斜面;反符合闪烁体S2(1-6)通过一对或一对以上的紧固环(1-5)与铜质外壳(1-18)固定;
所述反符合闪烁体S2(1-6)在与传感器D1(1-4)、光电二极管(1-19)相应的位置分别开有通孔用来穿过信号电缆(1-20),底座(1-15)凹槽的壁面上也开有通孔用来穿过信号电缆(1-20),使传感器D1(1-4)、光电二极管(1-19)与前置处理电路板输入端(1-16)相连;前置处理电路板输出端(1-12)引出电缆穿过底座(1-15)凹槽的壁面、铜质外壳(1-18)后与信号处理系统(1-10)相连;
前置处理电路板(1-13)包括第一前置放大器(2-1)、第二前置放大器(2-7)和第三前置放大器(2-17);
工作方式步骤如下:
步骤一,入射粒子进入探测器内部,在传感器D1(1-4)上产生脉冲电荷信号,在闪烁体D2(1-7)和反符合闪烁体S2(1-6)中产生光信号,传感器D1(1-4)产生的脉冲电荷信号通过信号电缆(1-20)送入前置处理电路板输入端(1-16),并进入第一前置放大器(2-1);
闪烁体D2(1-7)中产生的光信号由安装在闪烁体D2(1-7)侧面的光电二极管(1-19)读取,光电二极管(1-19)将光信号转变为电信号后通过信号电缆(1-20)送入前置处理电路板输入端(1-16),并进入第二前置放大器(2-7);反符合闪烁体S2(1-6)中产生的光信号由其下方的光电倍增管(1-9)读取,光电倍增管(1-9)将光信号转变成电信号后,由光电倍增管信号输出端(1-17)送入前置处理电路板输入端(1-16),并进入第三前置放大器(2-17);
步骤二,第一前置放大器(2-1)将来自传感器D1(1-4)的脉冲电荷信号进行初次放大,并输出给第一成形电路(2-2)和相加电路(2-6);
步骤三,第一成形电路(2-2)接收来自第一前置放大器(2-1)的脉冲电荷信号,使脉冲电荷信号形成矩形,并输出给第一主放大器(2-3);
步骤四,第一主放大器(2-3)接收来自第一成形电路(2-2)的脉冲电荷信号,对脉冲电荷信号进行二次放大,并输出给对数相加电路(2-8);
步骤五,接步骤一,第二前置放大器(2-7)将来自闪烁体D2(1-7)的脉冲电荷信号进行初次放大,并输出给相加电路(2-6);
步骤六,接步骤二和步骤五,相加电路(2-6)将来自第一前置放大器(2-1)和第二前置放大器(2-7)的脉冲电荷信号叠加后输出给第二成形电路(2-5);
步骤七,第二成形电路(2-5)接收来自相加电路(2-6)的脉冲电荷信号,使脉冲电荷信号形成矩形,并输出给第二主放大器(2-4);
步骤八,第二主放大器(2-4)接收来自第二成形电路(2-5)的脉冲电荷信号,对脉冲电荷信号进行二次放大,并输出给对数相加电路(2-8);
步骤九,接步骤四和步骤八,对数相加电路(2-8)将来自第一主放大器(2-3)和第二主放大器(2-4)的脉冲电荷信号取对数后相加,并输出给第一峰值保持电路(2-9);
步骤十,接步骤一,第三前置放大器(2-17)将来自光电倍增管(1-9)的脉冲电荷信号进行初次放大,并输出给第三成形电路(2-16);
步骤十一,第三成形电路(2-16)接收来自第三前置放大器(2-17)的脉冲电荷信号,使脉冲电荷信号形成矩形,并输出给第三主放大器(2-15);
步骤十二,第三主放大器(2-15)接收来自第三成形电路(2-16)的脉冲电荷信号,对脉冲电荷信号进行二次放大,并输出给第二峰值保持电路(2-14);
步骤十三,第二峰值保持电路(2-14)接收来自第三主放大器(2-15)的脉冲电荷信号,将脉冲电荷信号的峰值进行保持、记录后输出给第二脉冲幅度分析器(2-13);
步骤十四,第二脉冲幅度分析器(2-13)接收来自第二峰值保持电路(2-14)的脉冲电荷信号,去除脉冲电荷信号的噪声信号,并输出给第一峰值保持电路(2-9);
步骤十五,接步骤九和步骤十四,第一峰值保持电路(2-9)接收来自对数相加电路(2-8)和第二脉冲幅度分析器(2-13)的脉冲电荷信号,将脉冲电荷信号的峰值进行保持、记录后输出给第一脉冲幅度分析器(2-10);
步骤十六,第一脉冲幅度分析器(2-10)将脉冲电荷信号与第一脉冲幅度分析器(2-10)内部各个比较器设置的阈值进行比较,并根据比较的结果将各个脉冲电荷信号进行分类,区分出电子和质子,实现粒子鉴别,并分别获得0.3~6MeV电子和8~200MeV质子的信号,其中电子的信号输入第一计数电路(2-11),质子的信号输入第二计数电路(2-12);
步骤十七,第一计数电路(2-11)对0.3~6MeV电子的脉冲信号个数进行统计,从而获得0.3~6MeV电子的通量;第二计数电路(2-12)对8~200MeV质子的脉冲信号个数进行统计,从而获得8~200MeV质子的通量。
2.根据权利要求1所述的一种空间高能电子和质子的探测方法,其特征在于:所述挡光片直径为3.0㎝。
3.根据权利要求1所述的一种空间高能电子和质子的探测方法,其特征在于:所述传感器D1(1-4)有效直径为2.0cm。
4.根据权利要求1所述的一种空间高能电子和质子的探测方法,其特征在于:所述闪烁体D2(1-7)材料为CsI,直径为2.0㎝。
5.根据权利要求1所述的一种空间高能电子和质子的探测方法,其特征在于:所述反符合闪烁体S2(1-6)内径为2.0cm,外径为2.5㎝,外部高度为11㎝,底面厚度0.5cm。
6.根据权利要求1所述的一种空间高能电子和质子的探测方法,其特征在于:所述传感器D1(1-4)与挡光片S1(1-2)的间距为0.5㎝。
7.根据权利要求1所述的一种空间高能电子和质子的探测方法,其特征在于:所述传感器D1(1-4)与闪烁体D2(1-7)的间距为5mm,二者构成的望远镜半张角(1-1)为8°。
8.根据权利要求1所述的一种空间高能电子和质子的探测方法,其特征在于:所述铜质外壳(1-18)上端开口处截面为斜面。
9.根据权利要求1所述的一种空间高能电子和质子的探测方法,其特征在于:所述绝缘片(1-22)、紧固弹片(1-23)及铜质外壳(1-18)上端开口尺寸均以不影响粒子入射为准。
10.根据权利要求1所述的一种空间高能电子和质子的探测方法,其特征在于:所述信号处理系统(1-10)包括第一成形电路(2-2)、第一主放大器(2-3)、第二主放大器(2-4)、第二成形电路(2-5)、相加电路(2-6)、对数相加电路(2-8)、第一峰值保持电路(2-9)、第一脉冲幅度分析器(2-10)、第一计数电路(2-11)、第二计数电路(2-12)、第二脉冲幅度分析器(2-13)、第二峰值保持电路(2-14)、第三主放大器(2-15)和第三成形电路(2-16);
第一前置放大器(2-1)、第一成形电路(2-2)、第一主放大器(2-3)和对数相加电路(2-8)依次连接;第二前置放大器(2-7)、相加电路(2-6)、第二成形电路(2-5)、第二主放大器(2-4)和对数相加电路(2-8)依次连接;对数相加电路(2-8)、第一峰值保持电路(2-9)和第一脉冲幅度分析器(2-10)依次连接;第三前置放大器(2-17)、第三成形电路(2-16)、第三主放大器(2-15)、第二峰值保持电路(2-14)、第二脉冲幅度分析器(2-13)和第一峰值保持电路(2-9)依次连接;第一脉冲高度分析器分别和第一计数电路(2-11)、第二计数电路(2-12)连接;此外,第一前置放大器(2-1)的输出还与相加电路(2-6)连接。
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