一種分布式衛(wèi)星多方向輻射劑量率測量裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及探測衛(wèi)星在軌時空間粒子對其的輻射效應的技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說，是涉及一種基于多個衛(wèi)星的用于測量空間粒子對在軌衛(wèi)星的多方向的輻射劑量率的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]空間輻射環(huán)境中的高能電子、高能質(zhì)子及重離子等都會對在軌衛(wèi)星造成輻射效應危害，其中尤其高能電子和高能質(zhì)子為甚，其通量相對來說更大?？臻g粒子在穿越物質(zhì)的過程中會由于受到原子核和核外電子形成的阻力而損失掉能量，而這些損失掉的能量將會轉(zhuǎn)移給阻滯其的物質(zhì)，這會導致接收這些能量的物質(zhì)逐漸出現(xiàn)異化現(xiàn)象或者導致接收這些能量的器件逐漸出現(xiàn)性能衰減現(xiàn)象，這樣的現(xiàn)象被稱之為電離輻射劑量效應。物質(zhì)在單位時間內(nèi)遭受到的輻射劑量即被稱之為劑量率，其中雙極性器件在遭受到低劑量率的輻射時會出現(xiàn)一些輸入端電壓發(fā)生偏移的現(xiàn)象，被稱之為地低劑量率增強效應。低劑量率增強效應的發(fā)生將造成器件的閾值電壓發(fā)生偏移；如果閾值電壓發(fā)生嚴重的便宜，將導致器件無法使用，這將極大影響衛(wèi)星系統(tǒng)的可靠性，對衛(wèi)星安全運行造成干擾。
[0003]由于衛(wèi)星輻射低劑量率增強效應會對衛(wèi)星造成干擾危害，因此，在衛(wèi)星研制階段、在軌管理及事后的故障診斷階段，開展衛(wèi)星輻射劑量率評估是一種降低誤判低劑量率增強效應的危害的重要手段。開展衛(wèi)星輻射劑量率評估的方法除了利用空間粒子的能譜進行評估的方法，開展直接在軌衛(wèi)星的輻射劑量率的探測也是一類重要手段。由于在地球空間存在著地磁場的約束，導致空間粒子分布呈現(xiàn)出各向異性(特別是在地球空間的低軌道上)，進而致使粒子對衛(wèi)星的輻射劑量率也存在著各向差異，因而需要開展在軌衛(wèi)星在多方向上的輻射劑量率的測量。
[0004]開展在軌衛(wèi)星在多方向上的輻射劑量率的探測可以采取在單顆衛(wèi)星上進行，但這需要衛(wèi)星的例如重量、功耗、安裝尺寸等平臺資源相對較多，當然也可以基于同時間同高度飛行的多顆衛(wèi)星進行分布式測量，從而降低對衛(wèi)星平臺資源的需求而又實現(xiàn)多方向上的探測。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為解決目前存在的研究雙極性器件的低劑量率增強效應時需要評估低輻射劑量率的空間分布的問題，本發(fā)明提供一種基于多個衛(wèi)星的分布式的多方向的輻射劑量率的探測裝置。
[0006]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的基于多個衛(wèi)星的分布式的多方向的輻射劑量率探測裝置包括:與衛(wèi)星數(shù)量匹配的多個子探測裝置，每個子探測裝置包含方向傳感器、電子學部件及機殼部分，其中:
[0007]方向傳感器包括:不少于一片半導體傳感器，當空間粒子進入該半導體傳感器時由于損失能量而在其兩側(cè)電極激起電信號脈沖；
[0008]電子學部件，用于對方向傳感器提供的電信號進行處理，以提供反映空間粒子輻射劑量率的信號；
[0009]且每個方向傳感器所包含的半導體傳感器的法向在衛(wèi)星經(jīng)過同一個位置時處于同一個平面，每個傳感器的法向在經(jīng)過同一位置不重疊，并且至少其中的一個法向指向朝天面。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，方向傳感器還包括前置放大器及成形電路，前置放大器用于將每片半導體傳感器輸出的反應帶電粒子沉積能量的電荷信號分別進行放大并轉(zhuǎn)變成電壓脈沖信號，成形電路將前置放大器輸出的電壓脈沖信號成形輸出。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，電子學部件包括:主放大器，用于將一路成形電路輸出的信號或兩路成形電路輸出的信號經(jīng)過相加電路后輸出的信號進行放大；峰保電路，用于對每個主放大器放大后的信號分別進行脈沖峰值保持;A/D采集電路，用于對峰值保持后的信號進行模數(shù)轉(zhuǎn)換；FPGA電路，用于將所有的A/D采集電路得到的數(shù)字信號進行幅度分析和數(shù)據(jù)處理，其中不同的幅度代表著不同能量的電子或質(zhì)子。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述的子探測裝置還包含衛(wèi)星接口電路，用于與衛(wèi)星總線進行數(shù)據(jù)通信。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述的子探測裝置還包含儀器特性檢測單元，所述的檢測單元電路為:各主放大器輸出端經(jīng)過若干個多路開關(guān)連接，所述的多路開關(guān)輸出端分別連接一傳感器檢測電路，所述的傳感器檢測電路的輸出端連接A/D采集電路輸入端，所述的A/D采集電路輸出端與FPGA輸入端相連，用于及時了解到各探測支路的工作狀況。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述的方向傳感器的半導體傳感器采用厚度為大于
0.1_、小于3_、靈敏面積不小于2_X2_的娃或金剛石類傳感器。所述的方向傳感器對應的前置放大器采用集成運放電容反饋方式。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述的半導體傳感器前均設置一準直器。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述的每個準直器前方均設不小于Ium厚的金屬擋光層，用于防止可見光射入。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述的子探測裝置安裝在衛(wèi)星蒙皮以內(nèi)，僅方向傳感器部分通過蒙皮開口伸出。
[0018]本發(fā)明的優(yōu)點在于:針對研究雙極性器件低劑量率增強效應對于空間劑量率多方向探測需求，利用本發(fā)明的分布式多方向衛(wèi)星輻射劑量率探測裝置，可以降低對于單顆衛(wèi)星平臺的重量、功耗等資源需求，并且可以實現(xiàn)多方向的輻射劑量率探測，從而便于在航天工程進行應用。
【附圖說明】
[0019]圖1為示例的用三顆衛(wèi)星來搭載本發(fā)明的多方向輻射劑量率探測裝置在經(jīng)過同一位置時的TJK意圖。
[0020]圖2為本發(fā)明的探測裝置的子探測裝置的方向傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖3為利用本發(fā)明的多方向輻射劑量率探測裝置的子探測裝置的電氣示意圖。
[0022]附圖標記:
[0023]1、多方向探測裝置 2、衛(wèi)星3、準直器
[0024]4、金屬擋光層5、半導體傳感器6、機殼
【具體實施方式】
[0025]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明的基于多個衛(wèi)星的分布式的多方向的輻射劑量率的探測裝置的進行詳細說明。
[0026]圖1為示例的用三顆衛(wèi)星來搭載本發(fā)明的多方向輻射劑量率探測裝置在經(jīng)過同一位置時的示意圖，即此探測裝置中含有三個子探測裝置，每個子探測裝置對應于三顆衛(wèi)星2中的一顆。圖2為圖1中的子探測裝置的方向傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示的根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，三顆衛(wèi)星2在經(jīng)過同一位置時，分別包含在三個子探測裝置中的方向傳感器中包含的半導體傳感器5的法向處在同一個平面內(nèi)，在本實施例中，當三顆衛(wèi)星處于赤道上空時，其中一個子探測裝置的半導體傳感器的法向朝天，其他兩個子探測裝置的半導體傳感器的法向分別與其相差-45和+45度。
[0027]在圖2中，根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的基于多個衛(wèi)星的分布式的多方向的輻射劑量率的探測裝置的子探測裝置的方向傳感器包括半導體傳感器5。在此實施例中，半導體傳感器5還配置有準直器3、金屬擋光層4器及機殼6,這里,準直器3的功能在于將散射的可見光變成平行光；金屬擋光層4用于遮擋可見光進入半導體傳感器5，而包括電子、質(zhì)子及離子在內(nèi)的空間粒子則可穿透金屬擋光層4從而進入半導體傳感器5 ;空間粒