一种适用于空间粒子复合探测的探测器制造技术

本发明专利技术提供了一种适用于空间粒子复合探测的探测器，包括探头壳体、△E子探测器、E子探测器、支架组件、电路板及电子学箱组件；探头壳体底端与电子学箱组件固定连接，电子学箱组件为探测器提供电子学信号采集、处理及对外电接口；支架组件设置在探头壳体内；支架组件包括上支架、中支架及下支架，支架组件通过上支架与探头壳体固定连接；△E子探测器固定在上支架上端面，E子探测器夹持固定在上支架、中支架之间，同时E子探测器通过中支架上的凸台径向限位；电路板固定在下支架底面，用于探头壳体内子探测器探测信号的前端处理；探头壳体、△E子探测器、E子探测器之间的相对位置满足视场要求。本发明专利技术空间环境适应能力强，装配操作简单。

【技术实现步骤摘要】
一种适用于空间粒子复合探测的探测器
本专利技术涉及深空探测
，具体涉及一种适用于空间粒子复合探测的探测器。
技术介绍
近年来是宇宙线研究的重大发展时期，其中就包括获取空间中分布的各种粒子能量，并鉴别粒子的种类，得到粒子的能谱。国内外均针对粒子探测发射探测器获取空间数据，而在各类探测器研制过程中，用于粒子探测的子探测器往往是空间环境适应能力较弱的特殊材料，在卫星发射及在轨运行期间需承受恶劣的力学环境，在太空中需承受冷热交变的温度环境，存在失效的风险。上述问题的解决方法其一是选用空间环境耐受能力强的子探测器材料，更为普遍的方法是通过改进探测器的结构，进而使子探测器的工作环境得到改善，最终完成探测器的目标。在以往粒子探测器的结构中，国外有一种是采用单一子探测器作为整机物理部分，虽然此类探测器装配简单，视场容易保证，但设计指标能量探测范围窄，粒子鉴别种类少。国外另一种粒子探测器的结构中，采用了复合探测方法，但用于复合探测的所有子探测器均安装于整机外壳内，装配操作困难，调试不方便，且视场无法精确保证。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种适用于空间粒子复合探测的探测器，空间环境适应能力强，装配操作简单。本专利技术采取的技术方案如下：一种适用于空间粒子复合探测的探测器，所述探测器包括探头壳体、△E子探测器、E子探测器、支架组件、电路板及电子学箱组件；所述探头壳体底端与电子学箱组件固定连接，电子学箱组件为探测器提供电子学信号采集、处理及对外电接口；所述支架组件设置在探头壳体内；所述支架组件包括上支架、中支架及下支架，上支架与中支架、中支架与下支架均固定连接，同时支架组件通过上支架与探头壳体固定连接；所述△E子探测器固定在上支架上端面，E子探测器夹持固定在上支架、中支架之间，同时E子探测器通过中支架上的凸台径向限位；所述电路板固定在下支架底面，用于探头壳体内子探测器探测信号的前端处理；探头壳体、△E子探测器、E子探测器之间的相对位置满足视场要求。进一步地，所述探测器进一步包括两个反符合子探测器，一个反符合子探测器底部通过上支架提供的支撑力固定在探头壳体内壁面；另一个反符合子探测器夹持固定在中支架、下支架之间。进一步地，所述上支架与反符合子探测器之间设有两处以上减震垫。进一步地，所述中支架上设有两个以上均匀分布的通孔，通孔内设置橡胶柱，所述橡胶柱的上、下表面分别与E子探测器以及中支架、下支架之间的反符合子探测器接触。进一步地，所述探头壳体、△E子探测器、E子探测器之间的相对位置关系为：以探头壳体作为入射窗口边界，分别作视场上限和下限边界，中间区域即为满足视场要求的子探测器边界区域，△E子探测器、E子探测器的边界在所述子探测边界区域内。进一步地，所述探测器进一步包括与△E子探测器能量探测范围不同的一个以上其他△E子探测器，所述△E子探测器和一个以上其他△E子探测器依次叠放在上支架上端面，并通过支柱螺钉共同固定连接在上支架，同时，其他△E子探测器位置满足视场要求。进一步地，所述探头壳体底端与电子学箱组件采用止口配合的连接方式。有益效果：1、由于△E子探测器是厚度为微米量级的薄膜结构，在安装调试过程中极易发生破损，本专利技术采用独立的支架组件结构，将该薄膜结构安装于独立支架组件上，避免在空间狭小的探头壳体内装配操作，有效提高了工艺可操作性；其次，本专利技术通过多级释放的方式减小力学敏感器件处的冲击载荷，将冲击载荷能量分解到整机对外接口电子学箱组件与外部平台连接处；探头组件与电子学箱组件连接处；探头壳体与支架组件连接处；△E子探测器封装与上支架连接处，以此适应卫星发射及在轨运行期间需承受恶劣的力学环境；再者，本专利技术通过探头壳体、△E子探测器、E子探测器之间的相对位置保证视场范围，可靠性高，准确性高。2、本专利技术的两个反符合子探测器能够屏蔽空间环境中的干扰，保护子探测器的探测信号，提升探测的准确性。3、上支架端面上的多处减震垫能够起到预紧的作用，增强连接的可靠性和紧密性。4、本专利技术采用刚性金属结构包覆结合柔性橡胶减震的方式对E子探测器、反符合子探测器进行安装固定，对抵抗在轨热应力有较好效果。5、本专利技术探测器进一步包括与△E子探测器能量探测范围不同的一个以上其他△E子探测器，增大了能量探测的范围和粒子鉴别的种类。6、本专利技术探头壳体底端与电子学箱组件采用止口配合的连接方式，能够减小配合间隙，提供装配精度，同时，此设计对于电磁屏蔽有较好效果。附图说明图1为本专利技术探测器整机装置结构图；图2为本专利技术探测器探头组件剖面结构图；图3为本专利技术不带探头壳体和反符合子探测器的探头组件剖面结构图；图4为本专利技术支架组件俯视图；图5为视场范围示意图。其中，1－探头组件、2－电子学箱组件、3－探头壳体、4－反符合子探测器Ⅰ、5－支架组件、6－△E1子探测器、7－△E2子探测器、8－E子探测器、9－反符合子探测器Ⅱ、10－支柱螺钉、11－上支架、12－中支架、13－下支架、14－减震垫、15－电路板。具体实施方式下面结合附图并举实施例，对本专利技术进行详细描述。本实施例提供了一种适用于空间粒子复合探测的探测器，如图1所示，该探测器包括两大组件：探头组件1、电子学箱组件2，探头组件1、电子学箱组件2采用止口配合的连接方式成为探测器整机。电子学箱组件2为整机提供电子学信号采集、处理及对外电接口。如图2～4所示，探头组件1包括探头壳体3、粒子复合探测器、支架组件5及电路板15。粒子复合探测器包括反符合子探测器Ⅰ4、△E1子探测器6、△E2子探测器7、E子探测器8及反符合子探测器Ⅱ9。△E1子探测器6、△E2子探测器7探测不同的能量范围和不同种类的粒子。反符合子探测器Ⅰ4通过支架组件5提供的支撑力固定在探头壳体3内壁面，△E1子探测器6、△E2子探测器7、E子探测器8、反符合子探测器Ⅱ9及电路板15都集成在支架组件5上。支架组件5包括上支架11、中支架12及下支架13，上支架11、中支架12及下支架13均通过螺钉固定连接。由于探头壳体3为六面体结构，所以上支架11外圆设有六处螺纹孔，即与探头壳体3连接的机械接口。支架组件5通过上支架11固定在探头壳体3内部，上支架11与探头壳体3螺钉连接。反符合子探测器Ⅰ4底部通过上支架11提供的支撑力固定在探头壳体3内壁面，在上支架11端面采用六处减震垫14与反符合子探测器Ⅰ4接触，探头壳体3的锥面为反符合子探测器Ⅰ4提供轴向及径向固定。△E1子探测器6、△E2子探测器7封装带有四个安装孔，△E1子探测器6、△E2子探测器7叠放后通过四个支柱螺钉10穿过安装孔螺纹连接在上支架11上端面；E子探测器8通过上支架11、中支架12夹持固定，同时E子探测器8通过中支架12上的凸台实现径向限位；反符合子探测器Ⅱ9通过中支架12、下支架13夹持固定；中支架12上设有六个沿周向均匀分布的通孔，通孔内设置橡胶柱，橡胶柱的上、下表面分别与E子探测器8、反符合子探测器Ⅱ9接触。电路板15通过螺钉固定在下支架13底面，为探头内子探测器探测信号进行前端处理。如图5所示，探测器整机视场探测范围是探测器性能的指标之一，视场由探头壳体3、△E1子探测器6、△E2子探测器7、E子探测器8之间相对位置决定。如图5所示，以探头壳体3作为入射窗口边界，分别作视场上限和下本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种适用于空间粒子复合探测的探测器，其特征在于，所述探测器包括探头壳体、△E子探测器、E子探测器、支架组件、电路板及电子学箱组件；所述探头壳体底端与电子学箱组件固定连接，电子学箱组件为探测器提供电子学信号采集、处理及对外电接口；所述支架组件设置在探头壳体内；所述支架组件包括上支架、中支架及下支架，上支架与中支架、中支架与下支架均固定连接，同时支架组件通过上支架与探头壳体固定连接；所述△E子探测器固定在上支架上端面，E子探测器夹持固定在上支架、中支架之间，同时E子探测器通过中支架上的凸台径向限位；所述电路板固定在下支架底面，用于探头壳体内子探测器探测信号的前端处理；探头壳体、△E子探测器、E子探测器之间的相对位置满足视场要求。

【技术特征摘要】
1.一种适用于空间粒子复合探测的探测器，其特征在于，所述探测器包括探头壳体、△E子探测器、E子探测器、支架组件、电路板及电子学箱组件；所述探头壳体底端与电子学箱组件固定连接，电子学箱组件为探测器提供电子学信号采集、处理及对外电接口；所述支架组件设置在探头壳体内；所述支架组件包括上支架、中支架及下支架，上支架与中支架、中支架与下支架均固定连接，同时支架组件通过上支架与探头壳体固定连接；所述△E子探测器固定在上支架上端面，E子探测器夹持固定在上支架、中支架之间，同时E子探测器通过中支架上的凸台径向限位；所述电路板固定在下支架底面，用于探头壳体内子探测器探测信号的前端处理；探头壳体、△E子探测器、E子探测器之间的相对位置满足视场要求。2.如权利要求1所述的适用于空间粒子复合探测的探测器，其特征在于，所述探测器进一步包括两个反符合子探测器，一个反符合子探测器底部通过上支架提供的支撑力固定在探头壳体内壁面；另一个反符合子探测器夹持固定在中支架、下支架之间。3.如权利要求2所述的适用于空间粒子复合探测的探测器，其特征在于，所述上支...

【专利技术属性】
技术研发人员：王鹢，于海军，杨晓林，胡向宇，李存惠，毛俊程，赵振栋，
申请(专利权)人：兰州空间技术物理研究所，
类型：发明
国别省市：甘肃,62