一种空间中性原子探测仪器的定标系统及方法技术方案

本发明专利技术提供了一种空间能量中性原子探测仪器定标系统及方法，所述系统包含：粒子检测仪、粒子束流产生装置、真空罐和转台；其中，转台位于真空罐中，粒子检测仪放置在转台上，粒子束流产生装置位于真空罐的外部侧方，且粒子束流产生装置的轴线与真空罐轴线垂直；所述粒子束流产生装置进一步包含：运输管道、注氢设备、加电的静电偏转板；用于产生输入真空罐的中性原子；所述的粒子检测仪用于初步探测中性原子束流的能量和通量参数；所述粒子检测仪得到的粒子能量和通量参数值与待定标测试的中性原子探测仪得到的粒子能量和通量参数值进行比较，进而修正中性原子探测仪指标，完成中性原子探测仪的定标。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及空间探测
，尤其涉及一种空间中性原子探测仪器的定标系统及方法。
技术介绍
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。而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成像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。目前，中性原子成像技术是近年来应用于空间探测的一种高新技术，是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，中性原子成像探测结果包含了等离子体空间分布信息和时间演化过程，因此，能够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。而对于中性原子成像仪测量的准确性和运行的稳定性，都需要通过地面实验来进行检验，因此，需要设计一套针对中性原子探测仪器进行定标的系统，为中性原子探测仪器的定标提供适合的能量和通量的粒子，以及所需要的真空环境。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，为解决现有的中性原子成像仪器需要地面定标设备的技术问题，本专利技术提供了一种空间能量中性原子探测仪器定标系统，利用该装置可以为中性原子探测类仪器的能量、通量的精度、分辨率等定标提供束流和真空环境，从而为仪器研制的质量保证提供保障。为实现上述目的，本专利技术提供了一种空间能量中性原子探测仪器定标系统，所述系统包含：粒子检测仪、粒子束流产生装置、真空罐和转台；其中，所述转台位于真空罐中，所述粒子检测仪放置在转台上，所述粒子束流产生装置位于真空罐的外部侧方，且粒子束流产生装置的轴线与真空罐轴线垂直；所述粒子束流产生装置进一步包含：运输管道、注氢设备、加电的静电偏转板；所述运输管道的输入端用于输入质子束流及注氢设备产生的氢气，所述氢气及质子束流在运输管道中相互碰撞，且碰撞后的中性原子和质子的混合粒子从运输管道的输出端输出进入静电偏转板，经过静电偏转板对质子的偏转去除以后输出中性原子，碰撞后形成的中性原子将保持与原质子束一致的能量和方向而成束流状输入真空罐；所述的粒子检测仪用于初步探测中性原子束流的能量和通量参数；所述粒子检测仪得到的粒子能量和通量参数值与待定标测试的中性原子探测仪得到的粒子能量和通量参数值进行比较，进而修正中性原子探测仪指标，完成中性原子探测仪的定标。可选的，上述系统还包含：真空抽气装置，该真空抽气装置与真空罐相连，进而将罐体抽成真空。上述真空抽气装置进一步包含：控制台、机械泵、分子泵、低温泵及检测仪器，控制台用于控制机械泵、分子泵、低温泵及检测仪器开、关机并记录运行状态和真空度；所述控制台连接机械泵、分子泵、低温泵和检测仪器，所述分子泵与低温泵都直接与真空罐连接，且所述分子泵通过机械泵与大气相连，检测仪器安装在真空罐壁。可选的，上述转台包含：转台托盘、转台支架及底板，所述底板上设置有导轨，所述转台支架位于转台导轨上，通过转台支架控制转台支架移动；所述转台托盘放置在转台支架上，所述转台托盘用于放置粒子检测仪和待定标的中性原子成像仪。进一步可选的，上述转台支架的个数为2；其中，两个转台支架位于底板的同一条直径上，分别用于放置中性原子探测仪或粒子检测仪。所述真空罐为不锈钢材料，或所述真空罐设置监控摄像机，或所述真空罐上设置罐壁观察窗。粒子束流产生装置的管道与真空罐壁的侧方相连接，用于提供中性原子束流进入真空罐通道从而输入定标所需中性原子。本专利技术的一种空间能量中性原子探测仪器定标系统的优点在于：可以为空间中性原子探测类仪器提供宽能谱、大动态的中性原子束流进行定标，并且保持真空罐内高真空以利于定标实验的开展。附图说明图1为本专利技术的空间能量中性原子探测仪器定标系统结构示意图。图2为图1朝A-A向剖面示意图。图3为空间能量中性原子探测仪器定标系统的粒子束流子系统示意图图4为根据本专利技术的空间能量中性原子探测仪器定标系统的真空转台示意图。图5为根据本专利技术的空间能量中性原子探测仪器定标系统的真空抽气系统示意图。附图标记1、真空罐2、监控摄像机3、罐壁观察窗4、待定标仪器5、真空转台6、粒子束流产生装置7、数据采集子系统8、真空抽气装置9、粒子检测仪10、注氢阀门11、偏转电极板12、输运管道13、高压电源14、供氢设备15、转台支架16、转台托盘17、转台导轨18、真空机械泵19、真空分子泵20、真空低温泵21、真空检测仪22、真空控制台具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术所述的进行详细说明。本专利技术提出了一种空间能量中性原子探测仪器定标系统，包括粒子束流产生装置、真空罐、转台和真空抽气子系统。所述粒子束流产生装置产生能量中性原子，粒子束流管道为圆筒状，为定标提供粒子束流，模拟太空中性原子束流，利用加速器或离子枪输出的质子束流与氢气进行碰撞产生中性原子，其后通过加电的静电偏转板过滤掉带电粒子，从而向真空罐内输出中性原子束流。其中，粒子束流子系统包括输运管道、注氢设备、静电偏转板和高压电源。所述真空罐由不锈钢材料构成，真空罐为圆筒状，为定标系统提供真空腔体空间，模拟太空的真空状态，其罐壁安装有监控摄像机，侧壁安装有可供观测透明窗，粒子束流管道与真空罐壁连接，底部安装有真空转台。所述转台为弱磁结构，用来为空间能量中性原子探测仪器和测试仪器提供适当配合位置，真空转台的支架可以安装粒子检测仪及待测仪器。使得在需要粒子检测的将粒子监测仪移动至粒子束流区域，粒子照射样品的时候粒子检测仪移离粒子束流区域，并且把待测仪器移入粒子束流区域。其中，所述转台包括转台托盘、转台支架及转台导轨。此外为了使真空罐保持真空状态，本专利技术所述系统还包含真空抽气装置，所述真空抽气装置包含：控制台、机械泵、分子泵、低温泵及检测仪器。控制台用来控制机械泵、分子泵及低温泵的有序工作，机械泵用来初级抽气，分子泵用来较高真空抽取，而低温泵用来维持高真空进行试验。所述质子束流的能量范围为30keV到2MeV、通量强度范围为103#/cm2到109#/cm2，从而实现对于空间环境不同活动状态的模拟。偏转电极板顺着束流方向的长度不小于1m，以尽可能的过滤掉能本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种空间能量中性原子探测仪器定标系统，其特征在于，所述系统包含：粒子检测仪、粒子束流产生装置、真空罐和转台；其中，所述转台位于真空罐中，所述粒子检测仪放置在转台上，所述粒子束流产生装置位于真空罐的外部侧方，且粒子束流产生装置的轴线与真空罐轴线垂直；所述粒子束流产生装置进一步包含：运输管道、注氢设备、加电的静电偏转板；所述运输管道的输入端用于输入质子束流及注氢设备产生的氢气，所述氢气及质子束流在运输管道中相互碰撞，且碰撞后的中性原子和质子的混合粒子从运输管道的输出端输出进入静电偏转板，经过静电偏转板对质子的偏转去除以后输出中性原子，碰撞后形成的中性原子将保持与原质子束一致的能量和方向而成束流状输入真空罐；所述的粒子检测仪用于初步探测中性原子束流的能量和通量参数；所述粒子检测仪得到的粒子能量和通量参数值与待定标测试的中性原子探测仪得到的粒子能量和通量参数值进行比较，进而修正中性原子探测仪指标，完成中性原子探测仪的定标。

【技术特征摘要】
1.一种空间能量中性原子探测仪器定标系统，其特征在于，所述系统包含：粒
子检测仪、粒子束流产生装置、真空罐和转台；
其中，所述转台位于真空罐中，所述粒子检测仪放置在转台上，所述粒子束流
产生装置位于真空罐的外部侧方，且粒子束流产生装置的轴线与真空罐轴线垂直；
所述粒子束流产生装置进一步包含：运输管道、注氢设备、加电的静电偏转板；
所述运输管道的输入端用于输入质子束流及注氢设备产生的氢气，所述氢气及质子
束流在运输管道中相互碰撞，且碰撞后的中性原子和质子的混合粒子从运输管道的
输出端输出进入静电偏转板，经过静电偏转板对质子的偏转去除以后输出中性原子，
碰撞后形成的中性原子将保持与原质子束一致的能量和方向而成束流状输入真空
罐；
所述的粒子检测仪用于初步探测中性原子束流的能量和通量参数；
所述粒子检测仪得到的粒子能量和通量参数值与待定标测试的中性原子探测仪
得到的粒子能量和通量参数值进行比较，进而修正中性原子探测仪指标，完成中性
原子探测仪的定标。
2.根据权利要求1所述的空间能量中性原子探测仪器定标系统，其特征在于，
所述系统还包含：真空抽气装置，该真空抽气装置与真空罐相连，进而将罐体抽成
真空。
3.根据权利要求2所述的空间能量中性原子探测仪器定标系统，其特征在于，
所述真空抽气装置进一步包含：控制台、机械泵、分子泵、低温泵及检测仪器，控...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨垂柏，曹光伟，张斌全，荆涛，孔令高，张珅毅，路立，梁金宝，朱光武，孙越强，
申请(专利权)人：中国科学院空间科学与应用研究中心，
类型：发明
国别省市：北京;11