一种基于碲锌镉的低能质子探测探头制造技术

本实用新型专利技术公开了一种基于碲锌镉的低能质子探测探头，探头由能量衰减层，静电屏蔽层，探测层，以及电子学部分组成，其中探测层的电极结构为半球形，阴极为侧面和底面，阳极为顶面。该结构可实现低能质子的探测，且能量分辨率高，寿命长，信号收集效率高，可为空间环境探测积累数据，从而为航天器的设计与防护提供依据。据。据。

【技术实现步骤摘要】
一种基于碲锌镉的低能质子探测探头


[0001]本技术属于辐射探测
，具体涉及一种基于碲锌镉的低能质子探测探头。

技术介绍

[0002]在空间中，大量高能质子撞击航天器和局部设备屏蔽形成低能质子，而低能质子导致的直接电离会引起器件的单粒子翻转效应，使电路的灵敏度下降。并且随着质子能量降低，干扰的横截面增加，这是由于直接电离效应，与较高质子能量相比，低能量下的质子干扰横截面要高得多。因此探测低能质子性能，对避免航天器遭受空间环境的影响以及顺利开展航空航天事业具有重要的研究意义。
[0003]对于低能质子的探测，在文献中“[1]Yildiz H,Ozbey A,Oz S,et al.Compact Measurement Station for Low Energy Proton Beams[J].Journal of Instrumentation,2016,12(2).”已经开发了一种紧凑、远程控制的诊断站，用于测量低能质子束的电荷、轮廓和发射率。但是它需要定时的充电，且用相机通过45度的平面镜反射得到信号，这种方法使信号收集不完全，分辨率不高。
[0004]在文献中“Fratelli I,Ciavatti A,Zanazzi E,Basirico L,Chiari M,Fabbri L,et al.Direct detection of 5
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MeV protons by flexible organic thin
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film devices.Science Advances.2021,7(16).”通过柔性有机薄膜器件检测5Mev质子，虽然有机半导体成本很低且厚度比较薄，有较强的吸收系数，可以做成大面积柔性器件，但是电学转化效率很低，寿命很短，载流子迁移率低，非高阻且耐久性很差。

技术实现思路

[0005]为了解决现有对低能质子进行探测的方法和设备存在能量分辨率低，寿命短及信号收集效率差的问题，本技术提出一种基于碲锌镉的低能质子探测探头，具体涉及的能量为1
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40Mev的质子的探测，本装置能量分辨率高，寿命长，信号收集效率高，可为空间环境探测积累数据，从而为航天器的设计与防护提供依据。
[0006]本技术的技术方案是：一种基于碲锌镉的低能质子探测探头，包括金属壳4，雷默接口5，底座6，前置放大电路7，探测单元8、静电屏蔽层9和能量衰减层10；所述塑料外壳3和金属壳4从内而外同轴放置且不接触，且塑料外壳3和金属壳4一侧之间放有能量衰减层10，三者之间相互不接触；
[0007]所述静电屏蔽层9位于塑料外壳3上，且在探测单元8和能量衰减层10之间；所述塑料外壳3靠近能量衰减层10，用于放置静电屏蔽层9，另一端为底座6，其与雷默接口5进行连接；
[0008]所述前置放大电路7位于塑料外壳3内部，且不与探测单元8和底座6接触。
[0009]本技术进一步的技术方案是：所述塑料外壳2放置探测单元8的一端开有凹槽，并通过探测单元支撑架1将探测单元8固定在凹槽里。
[0010]本技术进一步的技术方案是：所述探测单元为碲锌镉探测器，基体为碲锌镉半导体，外侧镀有金电极，其中靠近静电屏蔽层9的一侧为阳极，另一侧和四周为阴极。
[0011]本技术进一步的技术方案是：所述碲锌镉探测器PCB板上的引脚通过线缆与前置放大电路7连接。
[0012]本技术进一步的技术方案是：所述能量衰减层为一端开口一端封闭的筒状件，倒扣在塑料外壳3上，筒状件底部和筒状件侧壁不与塑料外壳3和金属壳4接触。
[0013]本技术进一步的技术方案是：所述能量衰减层为金属钨。
[0014]本技术进一步的技术方案是：所述金属壳4一端径向向内设有一圈环形凸起，用于定位能量衰减层10；另一端开有内螺纹，用于与塑料外壳3的外螺纹固定。
[0015]本技术进一步的技术方案是：所述塑料外壳3两端开口，静电屏蔽层9放置在塑料外壳3一端上，并与其连接。
[0016]本技术进一步的技术方案是：所述静电屏蔽层为金属铍。
[0017]本技术进一步的技术方案是：所述探测单元支撑架、塑料凹槽、塑料外壳、铜壳、雷默接口、底座、前置放大电路、探测单元、静电屏蔽层和能量衰减层为同轴布置。
[0018]专利技术效果
[0019]本技术的技术效果在于：
[0020]1.本技术探头中使用了能量衰减屏蔽层，减少探测器被高能质子辐照损伤，使探头可以探测到低能的质子；2.本技术的探测器电极采用半球形的，在阳极附近有最佳的电场电势，会提高电子的收集效率，减少信号的损失，保证探测器的高效率；3.本技术体积小，结构简单，便于携带，且可实现对低能的质子、X射线、γ射线的探测。
附图说明
[0021]图1是基于碲锌镉的低能质子探测探头的二维示意图
[0022]图2是碲锌镉探测器的半球形电极结构示意图
[0023]图3是能量衰减屏蔽层结构示意图
[0024]附图标记说明：1
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探测单元支撑架；2
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塑料凹槽；3
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塑料外壳；4
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铜壳；5
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雷默接口；6
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底座；7
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前置放大电路；8
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探测单元；9
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静电屏蔽层；10
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能量衰减层
具体实施方式
[0025]在本技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。
[0026]参见图1
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图3，本技术采用的技术方案是，低能质子探测探头由探测单元支撑架，塑料凹槽，塑料外壳，铜壳，雷默接口，底座，前置放大电路，探测单元，静电屏蔽层，能量衰减层组成，其中能量衰减层位于该探头的最上侧，紧接着是静电屏蔽层，探测单元位于静电屏蔽层的下边，前置放大电路在探头内部的最下边。
[0027]进一步的，底座上带有凹槽，且外侧带有螺纹，厚度为3
‑
10mm，本实施例中取厚度
为5mm；底座上方是前置放大电路7竖放在探头底部，尺寸为4
×2×
1.5mm3。
[0028]进一步的，探测单元基体为碲锌镉半导体，其密度为5.8g/cm3，外形如为长方体、正方体，厚度为5mm，尺寸为10
×
10
×
5mm3。外侧镀有半球形的金电极，其中四周与底面为阴极，顶面为阳极，阳本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于碲锌镉的低能质子探测探头，其特征在于，包括塑料外壳(3)、金属壳(4)，雷默接口(5)，底座(6)，前置放大电路(7)，探测单元(8)、静电屏蔽层(9)和能量衰减层(10)；所述塑料外壳(3)和金属壳(4)从内而外同轴放置且不接触，且塑料外壳(3)和金属壳(4)一侧之间放有能量衰减层(10)，三者之间相互不接触；所述静电屏蔽层(9)位于塑料外壳(3)上，且在探测单元(8)和能量衰减层(10)之间；所述塑料外壳(3)靠近能量衰减层(10)，用于放置静电屏蔽层(9)，另一端为底座(6)，其与雷默接口(5)进行连接；所述前置放大电路(7)位于塑料外壳(3)内部，且不与探测单元(8)和底座(6)接触。2.如权利要求1所述的一种基于碲锌镉的低能质子探测探头，其特征在于，所述塑料外壳(3)放置探测单元(8)的一端开有凹槽，并通过探测单元支撑架(1)将探测单元(8)固定在凹槽里。3.如权利要求1所述的一种基于碲锌镉的低能质子探测探头，其特征在于，所述探测单元为碲锌镉探测器，基体为碲锌镉半导体，外侧镀有金电极，其中靠近静电屏蔽层(9)的一侧为阳极，另一侧和四周为阴极。4.如权利要求3所述的一种基于碲锌镉的低能...

【专利技术属性】
技术研发人员：王涛，邢雨晗，殷子昂，赵清华，查刚强，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：新型
国别省市：