子在進(jìn)入半導(dǎo)體傳感器5內(nèi)后會損失能量，因此便會在其兩側(cè)電極激起電信號脈沖，經(jīng)適當(dāng)?shù)奶幚砗蟮男盘柋憧梢苑从晨臻g粒子在器件中的不同劑量，結(jié)合時間分析就可以得到劑量率。
[0028]優(yōu)選地，所述金屬擋光層4和半導(dǎo)體傳感器5為片形結(jié)構(gòu)。金屬擋光層4采用的具體材料種類和厚度可以根據(jù)衛(wèi)星所處軌道和測量范圍進(jìn)行設(shè)計選擇。半導(dǎo)體傳感器5的材質(zhì)和數(shù)目可以根據(jù)測試需要來確定，具體來說，當(dāng)每個方向傳感器只含有一片半導(dǎo)體傳感器時只需配套一路電子學(xué)處理電路，當(dāng)每個方向傳感器含有多片傳感器時則相應(yīng)的每片傳感器配有相應(yīng)的前置放大、成形電路、主放電路及峰保電路，最后統(tǒng)一接至A/D采集電路。半導(dǎo)體傳感器5可以采用硅的或金剛石的，同時硅傳感器可以選擇離子注入型或者金硅面壘型等。
[0029]在本發(fā)明的實施例中，探測裝置I的各子探測裝置分別嵌入式安裝在三顆衛(wèi)星2的表面，即子探測裝置分別安裝在衛(wèi)星蒙皮以內(nèi)，僅方向傳感器部分通過蒙皮開口伸出。所述探測裝置I的各子探測裝置朝向太空的方向沒有遮擋。
[0030]在優(yōu)選實施例中，金屬擋光層4的厚度為15 μ m，采用鋁合金材料，用于吸收可見光，避免由于光照而造成測量結(jié)果誤差過大。
[0031]圖3所示為根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的探測裝置的一個子探測裝置的電氣實現(xiàn)原理框圖，其中虛線中的各個部件構(gòu)成該子探測裝置。具體來說，包括電子、質(zhì)子及離子在內(nèi)的粒子穿透金屬擋光層4后進(jìn)入半導(dǎo)體傳感器5，在半導(dǎo)體傳感器5內(nèi)損失能量，于是在半導(dǎo)體傳感器5兩側(cè)電極激起電信號脈沖。利用前置放大電路、成形電路、主放大電路對電信號進(jìn)行放大和整形，最后再利用峰保電路獲取變化峰值，并將獲取的變化峰值送給A/D采集電路。A/D采集電路輸出端與FPGA輸入端相連，而FPGA通過衛(wèi)星接口電路將該數(shù)據(jù)傳送給衛(wèi)星電子系統(tǒng)。
[0032]在一個實施例中，還包括儀器特性檢測單元，所述的檢測單元電路為:主放大器輸出端連接經(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。
[0033]以上以三顆衛(wèi)星為例說明了本發(fā)明的多方向輻射劑量率探測裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)置特征和工作原理。顯然，當(dāng)衛(wèi)星數(shù)量為二顆時，二個子探測裝置可以設(shè)置得使得法向方向保證當(dāng)衛(wèi)星經(jīng)過赤道上空時一顆衛(wèi)星上的子探測裝置的法向是垂直朝向天空的，另外一顆衛(wèi)星上的子探測裝置的法向與前者的法向呈一定角度，該角度范圍為大于O度且小于90度，較好地為45度；當(dāng)衛(wèi)星數(shù)量為四顆時，四個子探測裝置可以設(shè)置得使得法向方向保證當(dāng)衛(wèi)星經(jīng)過赤道上空時至少有一顆衛(wèi)星的子探測裝置的法向是垂直朝向天空的，另外三顆衛(wèi)星的子探測裝置的法向與該第一顆衛(wèi)星的子探測裝置的法向分別呈一定角度，且這三個角度彼此不相同，該角度范圍為大于O度小于90度，優(yōu)選地這三個角度與第一課衛(wèi)星的子探測裝置的法向間呈25度、50度和75度；當(dāng)其他數(shù)量衛(wèi)星時，類似地，應(yīng)該保證當(dāng)衛(wèi)星經(jīng)過赤道上空時，有一顆衛(wèi)星的子探測裝置的法向是垂直朝向天空的，以獲取最大方向劑量率。
[0034]最后所應(yīng)說明的是，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制。盡管參照實施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，都不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
【主權(quán)項】
1.一種基于多個衛(wèi)星的分布式的多方向的輻射劑量率探測裝置，其特征在于包括: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(xué)部件及機殼部分，其中: 方向傳感器包括:不少于一片半導(dǎo)體傳感器，當(dāng)空間粒子進(jìn)入該半導(dǎo)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； 電子學(xué)部件，用于對方向傳感器提供的電信號進(jìn)行處理，以提供反映空間粒子輻射劑量率的信號； 且每個方向傳感器所包含的半導(dǎo)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。2.根據(jù)權(quán)利要求1的探測裝置，其特征在于: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(dǎo)體傳感器輸出的反應(yīng)帶電粒子沉積能量的電荷信號分別進(jìn)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。3.根據(jù)權(quán)利要求1的探測裝置，其特征在于:電子學(xué)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(jìn)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(jìn)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(jìn)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(jìn)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。4.根據(jù)權(quán)利要求3的探測裝置，其特征在于: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。5.根據(jù)權(quán)利要求1的探測裝置，其特征在于: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(jìn)行數(shù)據(jù)通信。6.根據(jù)權(quán)利要求1的探測裝置，其特征在于:所述的方向傳感器的半導(dǎo)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_的硅或金剛石類傳感器。7.根據(jù)權(quán)利要求1的探測裝置，其特征在于:所述的方向傳感器對應(yīng)的前置放大器采用集成運放電容反饋方式。8.根據(jù)權(quán)利要求1的探測裝置，其特征在于:所述的半導(dǎo)體傳感器前均設(shè)置一準(zhǔn)直器。9.根據(jù)權(quán)利要求1的探測裝置，其特征在于:所述的每個準(zhǔn)直器前方均設(shè)不小于Ium厚的金屬擋光層，用于防止可見光射入。10.根據(jù)權(quán)利要求1的探測裝置，其特征在于: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。
【專利摘要】一種分布式衛(wèi)星多方向輻射劑量率測量裝置，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(xué)部件及機殼部分，方向傳感器包括：不少于一片半導(dǎo)體傳感器，當(dāng)空間粒子進(jìn)入該半導(dǎo)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；電子學(xué)部件，用于對方向傳感器提供的電信號進(jìn)行處理，以提供反映空間粒子輻射劑量率的信號；且每個方向傳感器所包含的半導(dǎo)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。
【IPC分類】G01T1/24
【公開號】CN105629287
【申請?zhí)枴緾N201410593628
【發(fā)明人】楊垂柏, 曹光偉, 張賢國, 荊濤, 張斌全, 孔令高, 張珅毅, 梁金寶, 孫越強
【申請人】中國科學(xué)院空間科學(xué)與應(yīng)用研究中心
【公開日】2016年6月1日
【申請日】2014年10月29日