中性原子成像单元、成像仪、成像方法及空间探测系统技术方案

本发明专利技术提供一种中性原子成像单元、成像仪、成像方法及空间探测系统，成像单元包括至少一组探测单元，至少一组探测单元包括：至少一个半导体探测器线阵列，每一个半导体探测器线阵列均包括由多个半导体探测器组成的半导体探测器条带；以及至少一个调制栅格。调制栅格包括狭缝以及形成狭缝的栅格实条，调制栅格包括多个栅格周期，每个栅格周期均包括n条狭缝，半导体探测器条带的宽度为d，调制栅格的第i个狭缝的宽度w

【技术实现步骤摘要】
中性原子成像单元、成像仪、成像方法及空间探测系统
本申请涉及中性原子成像领域，具体涉及一种中性原子成像单元、成像仪、成像方法及空间探测系统。
技术介绍
整体观察和全球成像己成为有希望解决地球空间物理问题的重要的发展途径之一。由于环电流离子与地冕热粒子成分的电荷交换过程中会产生能量中性原子(ENA)，而ENA不受磁场束缚，可沿直线以最初的能量离子的速度离开源区。因此遥测ENA成像也为区分空间等离子体的时间和空间变化提供了新的机会。但是空间中性原子探测技术发展的道路并不平坦。空间中存在的极强极紫外/紫外辐射(EUV/UV)背景是进行可靠的ENA测量的最大障碍。空间界在空间中性原子探测
做了不懈的努力。对空间ENA通量直接实地观测的最初尝试是1968年4月25日的火箭搭载试验。第一个ENA探测仪器的技术基于SSD的薄膜剥离技术(foil-stripping)，使ENA重新成为带正电粒子，然后对新产生的正电粒子进行分析。随后的ENA探测技术发展是增加一个衍射过滤器，把极紫外/紫外辐射的背景过滤掉，以提高传感器的ENA与EUV/UV本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种中性原子成像单元，其特征在于，包括至少一组探测单元，至少一组探测单元包括：/n至少一个半导体探测器线阵列，每一个所述半导体探测器线阵列均包括由多个半导体探测器组成的半导体探测器条带；以及/n至少一个调制栅格，设置在至少一个所述半导体探测器线阵列的前方与所述半导体探测器线阵列具有间距D，并且与至少一个所述半导体探测器线阵列一一对应，所述调制栅格对入射的中性原子进行傅里叶变换；/n其中，所述调制栅格包括狭缝以及形成狭缝的栅格实条，所述半导体探测器条带的延伸方向与所述调制栅格的狭缝的延伸方向一致，所述调制栅格包括多个栅格周期，每个所述栅格周期均包括n条狭缝，所述半导体探测器条带的宽度为d，所...

【技术特征摘要】
1.一种中性原子成像单元，其特征在于，包括至少一组探测单元，至少一组探测单元包括：
至少一个半导体探测器线阵列，每一个所述半导体探测器线阵列均包括由多个半导体探测器组成的半导体探测器条带；以及
至少一个调制栅格，设置在至少一个所述半导体探测器线阵列的前方与所述半导体探测器线阵列具有间距D，并且与至少一个所述半导体探测器线阵列一一对应，所述调制栅格对入射的中性原子进行傅里叶变换；
其中，所述调制栅格包括狭缝以及形成狭缝的栅格实条，所述半导体探测器条带的延伸方向与所述调制栅格的狭缝的延伸方向一致，所述调制栅格包括多个栅格周期，每个所述栅格周期均包括n条狭缝，所述半导体探测器条带的宽度为d，所述调制栅格的第i个狭缝的宽度wi满足如下关系：


2.根据权利要求1所述的中性原子成像单元，其特征在于，每一个所述栅格周期中，最窄的狭缝以及形成最窄的狭缝的栅格实条的宽度与所述半导体探测器条带的宽度相同。


3.根据权利要求1所述的中性原子成像单元，其特征在于，所述调制栅格的多个栅格周期的长度相同，每一个栅格周期中的第i条狭缝对应第i条栅格实条，并且第i条狭缝与第i条栅格实条的宽度相同。


4.根据权利要求1所述的中性原子成像单元，其特征在于，所述调制栅格的厚度t满足：


5.根据权利要求1所述的中性原子成像单元，其特征在于，所述中性原子成像单元的角分辨率为：


6.根据权利要求1所述的中性原子成像单元，其特征在于，所述调制栅格包括m个栅格周期，其中m≥2，n≥8。


7.根据权利要求1所述的中性原子成像单元，其特征在于，还包括设置在至少一个所述探测单元的所述调制栅格前方的准直偏转模块，所述准直偏转模块包括准直器和偏转板。


8.一种中性原子成像仪，其特征在于，包括至少一个成像探头，所述至少一个成像探头包括至少一个权利要求1-7中任意一项所述的中性原子成像单元、至少一个前置放大器单元及至少一个主控和接口单元，其中，至少一个所述中性原子成像单元、至少一个所述前置放大器及至少一个所述主控和接口单元之间电性连接；
至少一个所述中性原子成像单元探测中性原子并对所述中性原子进行成像；
至少一个所述前置放大器单元读取至少一个所述中性原子成像单元的成像数据，并对所述成像数据进行放大。


9.根据权利要求8所述的中性原子成像仪，其特征在于，至少一个所述前置放大器单元包括多个专用集成电路，多个专用集成电路实时读取至少一个所述中性原子成像单元的成像信号，并对所述成像信号进行放大。


10.根据权利要求9所述的中性原子成像仪，其特征在于，所述前置放大器单元包括至少一个电荷灵敏前置放大器、至少一个多级整形器及至少一个峰值检测器，所述峰值检测器对所述成像信号的峰值进行检测并保持所述峰值，直至所述峰值被读出。


11.根据权利要求9所述的中性原子成像仪，其特征在于，至少一个所述主控和接口单元为至少一个所述专用集成电路提供操作时序、控制至少一个所述专用集成电路完成所述成像信号的采集及读出、对所述成像信号进行初步融合及处理。


12.根据权利要求8所述的中性原子成像仪，其特征在于，还包括数据处理单元，用于接收所述前置放大器传输的所述成像信号，并对所述成像信号进行处...

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