一种H、O原子区分方法技术

本发明专利技术提供一种H、O原子区分方法，包括如下步骤：提供第一探测器和第二探测器；统计所述第一探测器的第一粒子计数C1及所述第二探测器的第二粒子计数C2；根据所述第一粒子计数C1及所述第二粒子计数C2区分预定能量范围内的H、O原子。本发明专利技术的方法提供不同窗厚度的探测器，利用不同能量的H、O原子对不同窗厚度的探测器的穿透能力不同，比较方便地区分预定能量范围内的H、O原子。利用本发明专利技术的方法区分H、O原子的错误率比较低，准确率相对较高。目前，国内外尚无利用本发明专利技术所述的方法区分H、O原子的先例，因此本发明专利技术的利用不同窗厚度的探测器来区分H、O原子的方法具有开创性意义。

【技术实现步骤摘要】
一种H、O原子区分方法
本专利技术涉及空间中性原子成像及带电粒子探测空间载荷H、O成分分析领域，具体涉及一种H、O原子区分方法。
技术介绍
现有空间中性原子成像及带电粒子探测空间载荷区分H、O成分技术方法包括三大类：飞行时间法(TimeOfFlight,TOF)，得到粒子的运动速度，利用相近能量的H、O原子运动速度不同来区分；利用H、O原子通过碳薄膜产生的二次电子数不同，通过微通道板(MCP)收集二次电子信号，利用信号的脉高分析来区分原子种类；结合TOF和固体半导体探测器(SSD)测量的能量来区分H、O原子种类。现有的上述区分H、O原子的方法，无论是利用H、O原子的运动速度还是利用H、O原子产生的二次电子来区分H、O原子，均会受到空间极紫外/紫外辐射的强烈影响，从而影响H、O原子区分的正确率。另外，上述方法所需的时间较长，这也会一定程度上影响H、O原子区分的结果。
技术实现思路
为了克服上述现有技术中上述区分H、O原子的方法中的缺陷和不足，提供一种准确率高、适用性广的H、O原子区分方法。根据本专利技术，提供了一种H、O原子区分方法，该方法包括如下步骤：提供第一探测器和第二探测器；统计所述第一探测器的第一粒子计数C1及所述第二探测器的第二粒子计数C2；根据所述第一粒子计数C1及所述第二粒子计数C2区分预定能量范围内的H、O原子；其中，C1：所述第一探测器在预定能量范围内的粒子计数；C2：所述第二探测器在预定能量范围内的粒子计数。可选地，提供所述第一探测器和所述第二探测器的步骤包括：对所述第一探测器和第二探测器的死层进行减薄；在所述第一探测器和所述第二探测器的灵敏区的入射面掺杂多晶硅层；在所述多晶硅层的表面附镀铝层。可选地，对所述死层进行减薄的步骤减去的所述死层的厚度包括1μm，所述多晶硅层的厚度介于所述铝层的厚度介于可选地，所述第一探测器和所述第二探测器包括硅半导体探测器，所述第一探测器的多晶硅层厚度包括铝层厚度包括所述第二探测器的多晶硅层厚度包括铝层厚度包括可选地，按照如下公式统计所述第一探测器的第一粒子计数C1及所述第二探测器的第二粒子计数C2：C1＝C1H+C1O，C2＝C2H+C2O，其中，C1H：所述第一探测器探测到的所述预定能量范围内的H原子计数；C1O：所述第一探测器探测到的所述预定能量范围内的O原子计数；C2H：所述第二探测器探测到的所述预定能量范围内的H原子计数；C2O：所述第二探测器探测到的所述预定能量范围内的O原子计数。可选地，其特征在于，所述预定能量范围介于0～30-40keV，在所述预定能量范围内，C2O≈0，C2H＝αC1H，由此计算所述第一探测器探测到的所述预定能量范围内的O原子计数：其中，α的取值介于0.98～1.02。可选地，所述方法在区分所述预定能量范围内的H、O原子时的错误率优选地，当O/H为0.2时，所述错误率≤25％，当O/H为0.1时，所述错误率＜5％。如上所述，本专利技术的H、O原子区分方法具有如下技术效果：本专利技术的方法提供不同窗厚度的探测器，利用不同能量的H、O原子对不同窗厚度的探测器的穿透能力不同，比较方便地区分预定能量范围内的H、O原子。利用本专利技术的方法区分H、O原子的错误率比较低，准确率相对较高。由于幂律谱分布下的比例系数与同一计数下的比例系数差别并不明显，因此本专利技术的方法对不同类型的能谱均可适用。另外，目前，国内外尚无利用本专利技术所述方法的区分H、O原子的先例，因此本专利技术的利用不同窗厚度的探测器来区分H、O原子的方法具有开创性意义。附图说明通过参考附图会更加清楚的理解本专利技术的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本专利技术进行任何限制，在附图中：图1显示为实施例一提供的H、O原子区分方法的流程图。图2显示为不同窗厚度的探测器的H、O原子的半高宽峰积分计数，其中实线对应H原子，点实线对应O原子。图3和4显示为实施例一中对不同能量的H、O原子进行Geant4仿真结果，图3为不同能量的H、O原子的通量峰值的Geant4仿真结果，图4为不同能量的H、O原子的半高宽峰积分计数的Geant4仿真结果。图5显示为实施例一中不同粒子入射角度的Geant4仿真得到的比例系数α。图6-10显示为实施例二提供的呈幂律谱分布的粒子在不同谱指数情况下的Geant4仿真结果，其中，图6显示为谱指数为-2时，不同能量的H、O原子的通量峰值的Geant4仿真结果，图7显示为谱指数为-2时，不同能量的H、O原子的半高宽峰积分计数的Geant4仿真结果，图8显示为谱指数为-2时不同粒子入射角度的Geant4仿真得到的的比例系数α的比例系数α，图9显示为谱指数为-3时不同粒子入射角度的Geant4仿真得到的的比例系数α，图10显示为谱指数为-4时不同粒子入射角度的Geant4仿真得到的的比例系数α。图11-14显示为实施例三提供的谱指数为-2的粒子正入射时，在不同O\H比下，不同能量的H、O原子的Geant4的仿真结果，其中，图11和12显示为O\H比为0.2时不同能量的H、O原子的Geant4的仿真结果，图13和14显示为O\H比为5.0时不同能量的H、O原子的Geant4的仿真结果。图15-18显示为实施例四提供的不同谱指数、不同O\H下，H、O原子区分方法的错误率的Geant4仿真结果，其中，图15显示为谱指数为-2、O/H比为0.2时错误率的Geant4仿真结果，图16显示为谱指数为-2、O/H比为1.0时错误率的Geant4仿真结果，图17显示为谱指数为-3、O/H比为0.2时错误率的Geant4仿真结果，图18显示为谱指数为-3、O/H比为1.0时错误率的Geant4仿真结果。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。实施例一本实施例提供一种H、O原子区分方法，如图1所示，该方法包括如下步骤：提供第一探测器和第二探测器；统计所述第一探测器的第一粒子计数C1及所述第二探测器的第二粒子计数C2；根据所述第一粒子计数C1及所述第二粒子计数C2区分预定能量范围内的H、O原子；其中，C1：所述第一探测器在预定能量范围内的粒子计数；C2：所述第二探测器在预定能量范围内的粒子计数。在本实施例的一优选实施例中，提供所述第一探测器和所述第二探测器的步骤包括：对所述第一探测器和第二探测器的死层进行减薄；在所述第一探测器和所述第二探测器的灵敏区的入射面掺杂多晶硅层；在所述多晶硅层的表面附镀铝层。所述第一探测器和所述第二探测器包括硅半导体探测器，对所述死层进行减薄的步骤减去的死层的厚度包括1μm，所述多晶硅的厚度介于所述铝层的厚度介于本实施例对包括不同厚度的多晶硅层(Si)和铝层(Al)的不同窗厚度的探测器进行了粒子半高宽峰积分计数的Geant4仿真。在该仿真中，分别对具有如下窗厚度的探测器进行仿真：第一探测器：第二探测器：第三探测器：第四探测器：第五探测器：第六探测器：第七探测器：第八探测器：其仿真结果如图2所示，由图2可以看出，随着探本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种H、O原子区分方法，其特征在于，包括如下步骤：提供第一探测器和第二探测器；统计所述第一探测器的第一粒子计数C1及所述第二探测器的第二粒子计数C2；根据所述第一粒子计数C1及所述第二粒子计数C2区分预定能量范围内的H、O原子；其中，C1：所述第一探测器在预定能量范围内的粒子计数；C2：所述第二探测器在预定能量范围内的粒子计数。

【技术特征摘要】
1.一种H、O原子区分方法，其特征在于，包括如下步骤：提供第一探测器和第二探测器；统计所述第一探测器的第一粒子计数C1及所述第二探测器的第二粒子计数C2；根据所述第一粒子计数C1及所述第二粒子计数C2区分预定能量范围内的H、O原子；其中，C1：所述第一探测器在预定能量范围内的粒子计数；C2：所述第二探测器在预定能量范围内的粒子计数。2.根据权利要求1所述的H、O原子区分方法，其特征在于，提供所述第一探测器和所述第二探测器的步骤包括：对所述第一探测器和第二探测器的死层进行减薄；在所述第一探测器和所述第二探测器的灵敏区的入射面掺杂多晶硅层；在所述多晶硅层的表面附镀铝层。3.根据权利要求2所述的H、O原子区分方法，其特征在于，对所述死层进行减薄的步骤减去的所述死层的厚度包括1μm，所述多晶硅层的厚度介于所述铝层的厚度介于4.根据权利要求3所述的H、O原子区分方法，其特征在于，所述第一探测器和所述第二探测器包括硅半导体探测器，所述第一探测器的多晶硅层厚度包括铝层厚度包括所述第二探测器的多晶硅层厚度包括铝层厚度包括5.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：宗秋刚，王永福，邹鸿，陈鸿飞，王玲华，施伟红，于向前，周率，
申请(专利权)人：北京大学，
类型：发明
国别省市：北京,11