收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

空间带电粒子谱的探测和研究

沙建军  
【摘要】: 人类向空间发展是现代科学技术的重要方面之一,但空间存在辐射环境,这种辐射主要包括电磁辐射和粒子辐射。后者主要包括电子(E_e<5MeV)、质子(E_p<500MeV)和重带电粒子(通常指~(56)Fe以下的重离子)。这些粒子对飞行器的材料、电子器件、设备以及飞行人员安全等方面产生影响,尤其是单粒子效应所引起的故障尤为突出。 为了满足当前空间环境的探测需要,需要研制一台全频道的空间带电粒子探测谱仪,该谱仪能够同时测量空间质子、α粒子和重离子的能谱和通量分布。根据要求自动向地面发送空间不同位置的带电粒子通量和它与能量关系的讯息,主要用于近地空间辐射环境的探测和监测,为空间飞行器的抗辐射加固提供依据。 这套空间带电粒子谱探测系统主要有金硅面垒探测器、CsI闪烁体和改进的快响应电子学系统构成,包括ΔE-E望远镜系统和数据的获取及处理系统。在望远镜系统的设计上,采用多叠层望远镜系统扩大了测量粒子能量的动态范围,在粒子鉴别上采用ΔE_1和ΔE_1+ΔE_2的二维谱将粒子能量重叠最小化并且克服了能量交错问题,采用能量分区消除了ΔE的重叠问题,可以很好的识别不同种类较高能量的带电粒子。同时为了使得放大电路能够与该望远镜系统较好的匹配,我们在电子学系统的增益控制里对不同种类不同能量范围的带电粒子采用不同的增益。利用这套装置可探测的粒子的种类和能量分别如下:质子,能量范围为1-200MeV;α粒子,能量范围为1-200 MeV/u;氧离子,能量范围为1.7-496 MeV/u;铁离子,能量范围为2.5MeV-1.0 GeV/u。 利用α粒子、质子、氧离子、铁离子四种单能粒子对该望远镜系统和电子学系统进行性能测试和能量刻度。为了覆盖1 MeV-5.6 GeV的能量范围,增益系统分为三挡,分别为1.0、1/3和1/12.75。实验结果表明:对于α粒子和质子ΔE_1探测器具有非常高的灵敏度和较好的线性关系。α粒子的能量刻度采用的是1/3档,在ΔE_1探测器中每道能量H_1=0.107 MeV/道,在ΔE_2探测器中每道能量H_2=0.123MeV/道。质子能量刻度采用1档,每道能量H约在0.0167 MeV/道,但是在ΔE_1探测器中的能量刻度随着能量的增加略有所下降,这是由于高能质子伴随有较多的核反应道对粒子探测产生了干扰,从而增加了在ΔE_1探测器中的能量沉积道数,使得每道能量略有所下降,另一个因素可能是探测器厚度的不均匀性的影响,但 这并不影响对粒子的鉴别。在CSI晶体探测器中,质子每道能量H为1.047 MeV/ 道。对氧离子的能量刻度采用的是l八2.75的挡别,在能量范围「O一50 MeV〕有很 好的线性关系,刻度出的每道能量H是1.1 MeV/道,然而当束流能量达到80MeV/ 道时,在△E,探测器中H值与前面能量点的数据符合较好,但在△E:探测器中沉积 能量高于50 MeV时,电子学系统进入饱和状态。对铁离子而言,铁离子的四个 能量点在△E,探测器中的能量均超过5() MeV,能量信号放大电路此时己进入饱和 状态,当铁束能量为120 Me\/时,离子进入到△匕2探测器中,此时在△EZ中能量沉 积低于50 MeV,没有达到电子学系统的饱和值,能量刻度每道为1.1 MeV/道, 这些与氧离子的标定结果是一致的,饱和只是对于低能重粒子会出现这种情况, 对于中高能重离子这种现象就会消失。 根据能量刻度实验的结果,我们对四种带电粒子进行了测试,方法是首先计 算粒子的总能量,确定该粒子所属的能区并计算△E,根据△E一E方法来鉴别带电 粒子的种类。探测结果表明:质子、以粒子的能谱与实验用能量符合很好。从重 离子的能谱中我们可以看到,在半导体探测器中的能量沉积大于50MeV时,将 引起电荷灵敏前置放大器饱和。这种情况仅存在于低能的较小能区范围内,所以 对重粒子而言,在该能区能量偏低。根据实验结果,建议对谱仪的望远镜系统中 金硅面垒探测器由3个减为两个,这两个硅半导体探测器主要是用来作为鉴别粒 子用,而Csl晶体主要是作为沉积能量用,通过调整探测器的厚度减少沉积能量, 使放大电路不产生饱和现象,或通过降低粒子分辨能力来克服饱和现象。对于中 高能重粒子则不存在这种情况。实际_}二低能重离子的饱和不影响在空间的使用, 低能的重离子很难引起单粒子效应,如单粒子翻转(SEU)、单粒子锁定(SEL)、 单粒子焚毁(SEB)。而主要是高能粒子引发单粒子效应。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 沙建军,郁刚,郁金南,张伟国,向宏文,吴中祥,蔡震波,朱文明;空间带电粒子能谱和通量分布探测的研究[J];核科学与工程;2002年04期
2 吴鸣;苏弘;彭宇;李小刚;马晓利;千奕;刘义才;;中子墙探测器前端读出电子学电路设计的改进[J];核技术;2008年06期
3 樊治国,李祖玉;大张角的Bragg探测器[J];核电子学与探测技术;1988年03期
4 袁小华,胡荣江,王宏伟,段利敏,谭继廉,李松林,靳根明,徐瑚珊;硅多条探测器性能测试[J];核电子学与探测技术;2005年03期
5 建成;杨渊明;;空中观测设备——艾姆斯(AMES)红外球载望远镜[J];光电工程;1979年01期
6 范扬眉,王书富,叶邦角,韩荣典,翁惠民,肖振喜;研制一个用于研究(中子,带电粒子)反应的望远镜系统[J];原子能科学技术;1992年01期
7 刘建忠;王勇;刘惠英;姚小丽;周彦坤;;离子收集法测量α粒子技术在α表面污染测量中的应用[J];中国辐射卫生;2011年01期
8 陈祥磊;王益元;熊启发;刘舜;刘单;钟秋林;左亮周;;核电站放射性气溶胶探测器入射粒子模拟分析[J];舰船科学技术;2011年08期
9 黄文学,徐晓冀,马瑞昌;测量极低能区带电粒子的电子学方法[J];核电子学与探测技术;1997年03期
10 苟全补,苟全补,诸永泰,徐瑚珊,卢俊,魏志勇,张玉虎,王琦,李松林,吴锤立,靳根明;三单元探测器望远镜的能量刻度[J];核技术;1999年12期
11 施治才;;带内部校验板的WCO—25热轴探测器[J];国外铁道车辆;1984年03期
12 高立;下一代太阳中微子探测器[J];国外核新闻;1997年02期
13 王大芳;;火灾自动报警系统及设计[J];电器工厂设计;1997年04期
14 黄青龙;双防区+自动拨号语音报警模块KTA-2C[J];现代通信;1999年08期
15 雯;;欧空局宣布两项空间科学计划[J];Aerospace China;1999年04期
16 ;空天瞭望[J];Aerospace China;2001年03期
17 李四清;低剂量X线机的MWPC-640探测器故障判断和处理[J];医疗设备信息;2005年01期
18 柯卫;孙亮;;GE-CT系统参数配置故障一例[J];医疗装备;2006年11期
19 岳玉梅;肖增弘;秦政琪;;智能型料位计机械传导式探测器研制[J];机械设计与制造;2006年10期
20 陈金宝;聂宏;汪岸柳;赵启龙;;月球软着陆系统关键技术研究与发展综述[J];中国机械工程;2006年S2期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 陈世彬;;高纯锗探测器全能峰效率的Monte Carlo计算[A];第八届全国核物理会议文摘集(下册)[C];1991年
2 肖钦羡;王琦;李发渭;;一台重离子飞行对间谱仪[A];第五次核物理会议资料汇编(中册)[C];1982年
3 朱忠奎;郭文瑾;叶自煜;;火星尘埃探测器[A];中国宇航学会深空探测技术专业委员会第七届学术年会论文集[C];2010年
4 郭士伦;郝秀红;赵玉华;周培德;;新型探测器——固体气泡损伤探测器研究[A];第八届全国核物理会议文摘集(下册)[C];1991年
5 肖功珊;吴军;杨波;;堆用裂变室使用中的几个问题[A];全国第四届核反应堆用核仪器学术会议论文集[C];2005年
6 谭继廉;靳根明;;硅漂移室(SDD)及其应用[A];二〇〇九全国核反应会暨生物物理与核物理交叉前沿研讨会论文摘要集[C];2009年
7 崔苇苇;陈勇;徐玉朋;李炜;韩大炜;王于仨;王娟;霍嘉;杨彦佶;刘晓艳;李承奎;陈田祥;胡渭;李茂顺;陆波;张艺;朱玥;李证伟;;CCD47-10探测器读出系统[A];第二十三届全国空间探测学术交流会论文摘要集[C];2010年
8 花铁森;;火灾自动报警设备选型要素探讨[A];中国消防协会年会面向新世纪消防学术研讨会论文集[C];1999年
9 杨其京;朱雪玉;李清华;张景旭;高平;;连铸液位计的设计[A];全国冶金企业计控网络化研讨会论文集[C];2003年
10 丁洪林;申越;吴喜泉;;CdZnTe探测器在科学研究和核技术应用中的作用和地位[A];全国第五届核仪器及其应用学术会议论文集[C];2005年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 沙建军;空间带电粒子谱的探测和研究[D];中国原子能科学研究院;2003年
2 程泽浩;HXMT中能望远镜数据获取研究[D];中国科学技术大学;2009年
3 颜天信;BESIII亮度监测电子学系统[D];中国科学技术大学;2006年
4 郭建华;北京谱仪(BESIII)飞行时间读出电子学系统设计与实现[D];中国科学技术大学;2007年
5 阮锡超;中子引起氘核破裂反应的实验研究[D];中国原子能科学研究院;2006年
6 岳巾英;复眼衍射望远镜系统的性能检测[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2010年
7 杨林;极紫外太阳望远镜的检测方法研究[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2011年
8 张珅毅;中高能粒子探测器的设计与研制[D];中国科学院研究生院(空间科学与应用研究中心);2006年
9 赵勇志;4m级地基光电望远镜跟踪架结构研究[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2012年
10 王科;BESIII触发快控制系统的研制[D];中国科学技术大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 李国强;一台用于AMS测量的Bragg探测器的研制[D];广西大学;2004年
2 邵新生;薄膜厚度的α能损法测量和γ谱探测效率的MCNP模拟描述方法研究[D];四川大学;2007年
3 王亚坤;~(129)Cs的高自旋态研究[D];吉林大学;2008年
4 霍美荣;长寿命核的衰变数据评价及和峰效应的分析[D];吉林大学;2009年
5 杨秀荣;卡塞格林激光发射望远镜支架的结构分析和优化[D];苏州大学;2011年
6 郑美妹;谐振增强n型GaAs远红外同质结探测器的性能优化[D];上海交通大学;2010年
7 徐东东;重复频率CO_2激光辐照HgCdTe探测器热效应研究[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2010年
8 陈效先;BaF_2探测器测量α粒子温度特性研究[D];兰州大学;2010年
9 居峰;带前放Si-APD探测器的动态特性研究[D];南京理工大学;2012年
10 邱细亚;采用碘化铯探测器的个人辐射剂量监测仪的研究开发[D];东华理工大学;2012年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 记者 张孟军;日本一探测器近日将撞击小行星[N];科技日报;2005年
2 记者 曲俊雅;美宇航局探测器发现新生星系[N];新华每日电讯;2004年
3 山东 刘瑞金;PICKER CT机维修实例两则[N];电子报;2007年
4 杨京德;咱们参与的世界最大粒子加速器,进入最后建造阶段[N];新华每日电讯;2008年
5 毛文波;800公里外亲密接触[N];科技日报;2008年
6 张春燕;欧美争相推出“撞月”计划[N];解放日报;2006年
7 毛黎;美研制出单探测器量子密码分发系统[N];科技日报;2008年
8 湖北 叶启明;简单实用的人体接近探测器[N];电子报;2002年
9 陈雪梅 本报记者  江东;用未经检定的探测器执法有效吗[N];中国质量报;2006年
10 林鸣;执法者先要依法办事[N];中国质量报;2006年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978