暗物质粒子探测卫星塑闪阵列探测器系统技术方案

本发明专利技术涉及航天产品上大探测器结构技术领域，尤其是涉及一种暗物质粒子探测卫星塑闪阵列探测器系统。其特点是包括底板，底板上设置有塑闪单元条，塑闪单元条上部设置为盖板，塑闪单元条两端分别设置有固定端梁和活动端梁，塑闪单元条两端还设置有光电倍增管，光电倍增管和对应的Base电路板灌封组装后与Base电路板保护盒相连固定在固定端梁和活动端梁上，底板四周安装有前端电子学机箱，前端电子学机箱两侧设置有小侧板；其解决了塑闪阵列探测器物理特性对结构研制的要求；实现星上产品机械结构对发射过程中承受恶劣力学环境、在轨运行时承受复杂空间环境、产品高可靠性、结构紧凑及重量轻的要求。

Detection system of plastic scintillation array detector for dark matter particles

The invention relates to the technical field of the large detector structure on the space product, in particular to a plastic scintillation array detector system for detecting dark matter particles. Which is characterized by comprising a bottom plate with a plastic plastic flash unit, a flash unit is arranged at the upper part of the plastic cover, both ends of a flash unit are respectively provided with a fixed end beam and end beam, both ends of the plastic flash unit is also provided with a photomultiplier tube, Base circuit board assembly encapsulating photomultiplier tube and the corresponding after connected with the Base circuit board protection box is fixed on the fixed end beam and end beam and plate are arranged around the front-end electronics chassis, front-end electronics chassis are arranged at both sides of a small board; which solves the flash detector array on the physical properties of plastic for structure research; bad mechanical environment, realize the product structure in orbit under the stars the launch process under complex environment, the products of high reliability, compact structure and light weight requirement.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及航天产品上大探测器结构
，尤其是涉及一种暗物质粒子探测卫星塑闪阵列探测器系统。
技术介绍
中国科学院空间科学战略科技先导专项首发星暗物质粒子探测卫星是一颗运行于太阳同步轨道，并承载有一套暗物质粒子探测器的科学实验卫星，在轨开展空间高能电子及伽马射线的观测，并对宇宙射线核素进行测量等。塑闪阵列探测器分系统作为卫星有效载荷的主体部件之一，参与承担主要观测任务。塑闪阵列探测器在航天产品上的应用，国内属于首次研制；在国外，对于这种大尺寸、多层大规模阵列应用塑闪单元条的塑闪探测器，尚无结构研制方面的公开技术。
技术实现思路
本专利技术的目的在于避免现有技术的缺陷而提供一种暗物质粒子探测卫星塑闪阵列探测器系统，有效解决了现有技术存在的问题。为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案为：所述的一种暗物质粒子探测卫星塑闪阵列探测器系统，其特点是包括底板，底板上设置有塑闪单元条，塑闪单元条上部设置为盖板，塑闪单元条两端分别设置有固定端梁和活动端梁，塑闪单元条两端还设置有光电倍增管，光电倍增管和对应的Base电路板灌封组装后与Base电路板保护盒相连固定在固定端梁和活动端梁上，底板四周安装有前端电子学机箱，前端电子学机箱两侧设置有小侧板；所述的探测器四角设置有直角法兰，直角法兰通过紧固件与底板连接，探测器上部设有顶板，顶板安装在直角法兰上，前端电子学机箱的上部通过螺钉与顶板边部连接。所述的底板上还设置有卫星机械安装接口，顶板上部四角设置有吊装机械接口，所述的前端电子学机箱的一侧设置有用于探测单元模块的高压输入接口，前端电子学机箱的另一侧设置有FEE电路板供电输入接口和探测器信号输出接口，前端电子学机箱的侧板上设置有热管安装机械接口，所述的小侧板上设置有温度传感器引线出口。所述的吊装机械接口在顶板上设计为通孔，在四角硬铝合金法兰上设计螺纹孔，使整个探测器起吊时通过主承力梁传力，吊装转运安全。所述的塑闪单元条包括上下交叠的两层共四十一根探测单元模块，其呈品字型阵列排布在底板中部的碳纤维方管结构上，每层探测单元模块上均设置有盖板，探测单元模块的高压线和信号线与前端电子学机箱相应电路板焊接并布线。所述的盖板两侧通过螺钉与底板固定连接，其工艺特点为：首先加工好碳纤维蒙皮、方管和金属预埋件，在碳纤维蒙皮两面正交胶结碳纤维方管，方管两端螺钉机械固定，接口处预埋金属件，工装定位，最后热压成形。所述的固定端梁和活动端梁为铝合金梁结构，固定端梁通过紧固件直接与底板固定，活动端梁通过碳纤维弓形梁压在底板上，碳纤维弓形梁两端通过螺钉与底板固定连接。所述的固定端梁和活动端梁分为三层加工，各层之间有螺钉连接，其工艺特点为：首先进行粗加工，时效处理至应力释放后进行精加工，在加工安装光电倍增管的圆孔时，先将三层梁结构用紧固件安装到一起再加工孔，以保证孔的加工精度。活动端梁上下、左右四个面胶结聚四氟乙烯减摩薄层。所述的碳纤维弓形梁由高模量碳纤维加工，其工艺特点为：碳纤维在工装中铺层胶结热压成形，然后在数控机床上精加工安装配合面及机械接口。以保证与活动端梁及底板的安装配合精度。所述的顶板为碳纤维蒙皮蜂窝板结构，顶板四周有接口预埋金属件，顶板外形结构与探测器整体结构相匹配。所述的小侧板安装在前端电子学机箱两侧探测器未封闭处，小侧板安装在底板和顶板边沿部。所述的底板一侧的前端电子学机箱的侧板高出探测器本体高度作为辐射散热面，侧板高出探测器本体处采用辐射面加固件通过螺钉与顶板连接。所述的底板为复合材料的蜂窝板结构，底板主传力位置设置有承力框架，承力框架由高模量碳纤维方管和硬铝合金榫头构成，其余位置为蜂窝芯子，螺纹孔及安装通孔由金属预埋件构成。其工艺过程为：首先将加工好的蒙皮、承力框架、蜂窝芯子、金属预埋件工装定位胶结后在热压罐中热压成形，然后将加工好的碳纤维方管胶结在上蒙皮表面，由工装定位，热压成形，最后在下蒙皮安装接口位置胶结硬铝合金薄片，加工底板上设计的探测器与卫星安装平面及接口。本专利技术的有益效果是：所述的暗物质粒子探测卫星塑闪阵列探测器系统，其采用了全新的设计思路和机械结构，选取合理的材料、加工工艺、制造手段及装配工艺。解决了塑闪阵列探测器物理特性对结构研制的要求；实现星上产品机械结构对发射过程中承受恶劣力学环境、在轨运行时承受复杂空间环境、产品高可靠性、结构紧凑及重量轻的要求。附图说明图1为本专利技术的立体结构示意图；图2为本专利技术的组合装配的俯视结构示意图；图3为本专利技术的组合装配内部结构示意图；图4为本专利技术的组合装配主视截面结构示意图；图5为本专利技术的底板立体结构示意图；图6为本专利技术的塑闪单元条立体结构示意图；图7为本专利技术的盖板立体结构示意图；图8为本专利技术的固定端梁立体结构示意图；图9为本专利技术的活动端梁立体结构示意图；图10为本专利技术的碳纤维弓形梁立体结构示意图。图中所示：1，底板；2，塑闪单元条；3，盖板；4，固定端梁；5，活动端梁；6，光电倍增管；7，Base电路板保护盒；8，碳纤维弓形梁；9，前端电子学机箱；10，直角法兰；11，顶板；12，小侧板；13，辐射面加固件；14，吊装机械接口；15，热管安装机械接口；16，高压输入接口；17，温度传感器引线出口；18，FEE电路板供电输入接口；19，探测器信号输出接口；20，辐射散热面；21，卫星机械安装接口。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本专利技术，并非用于限定本专利技术的范围。如图1至4所示，所述的一种暗物质粒子探测卫星塑闪阵列探测器系统，其特点是包括底板1，底板1上设置有塑闪单元条2，塑闪单元条2上部设置为盖板3，塑闪单元条2两端分别设置有固定端梁4和活动端梁5，塑闪单元条2两端还设置有光电倍增管6，光电倍增管6和对应的Base电路板灌封组装后与Base电路板保护盒7相连固定在固定端梁4和活动端梁5上，底板1四周安装有前端电子学机箱9，前端电子学机箱9两侧设置有小侧板12；所述的探测器四角设置有直角法兰10，直角法兰10通过紧固件与底板1连接，探测器上部设有顶板11，顶板11安装在直角法兰10上，前端电子学机箱9的上部通过螺钉与顶板11边部连接。所述的底板1上还设置有卫星机械安装接口21，顶板11上部四角设置有吊装机械接口14，所述的前端电子学机箱9的一侧设置有用于探测单元模块的高压输入接口16，前端电子学机箱9的另一侧设置有FEE电路板供电输入接口18和探测器信号输出接口19，前端电子学机箱9的侧板上设置有热管安装机械接口15，所述的小侧板12上设置有温度传感器引线出口17。所述的吊装机械接口14在顶板11上设计为通孔，在四角硬铝合金法兰上设计螺纹孔，使整个探测器起吊时通过主承力梁传力，吊装转运安全。如图6所示，所述的塑闪单元条2包括上下交叠的两层共四十一根探测单元模块，其呈品字型阵列排布在底板1中部的碳纤维方管结构上，每层探测单元模块上均设置有盖板3，探测单元模块的高压线和信号线与前端电子学机箱9相应电路板焊接并布线。如图7所示，所述的盖板3两侧通过螺钉与底板1固定连接，其工艺特点为：首先加工好碳纤维蒙皮、方管和金属预埋件，在碳纤维蒙皮两面正交胶结碳纤维方管，方管两端螺钉机械固定，接口处预埋金属件，工装定位，最后热压成形。所述的固定端梁4和活动端梁5本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种暗物质粒子探测卫星塑闪阵列探测器系统，其特征是包括底板，底板上设置有塑闪单元条，塑闪单元条上部设置为盖板，塑闪单元条两端分别设置有固定端梁和活动端梁，塑闪单元条两端还设置有光电倍增管，光电倍增管和对应的Base电路板灌封组装后与Base电路板保护盒相连固定在固定端梁和活动端梁上，底板四周安装有前端电子学机箱，前端电子学机箱两侧设置有小侧板；所述的探测器四角设置有直角法兰，直角法兰通过紧固件与底板连接，探测器上部设有顶板，顶板安装在直角法兰上，前端电子学机箱的上部通过螺钉与顶板边部连接。

【技术特征摘要】
1.一种暗物质粒子探测卫星塑闪阵列探测器系统，其特征是包括底板，底板上设置有塑闪单元条，塑闪单元条上部设置为盖板，塑闪单元条两端分别设置有固定端梁和活动端梁，塑闪单元条两端还设置有光电倍增管，光电倍增管和对应的Base电路板灌封组装后与Base电路板保护盒相连固定在固定端梁和活动端梁上，底板四周安装有前端电子学机箱，前端电子学机箱两侧设置有小侧板；所述的探测器四角设置有直角法兰，直角法兰通过紧固件与底板连接，探测器上部设有顶板，顶板安装在直角法兰上，前端电子学机箱的上部通过螺钉与顶板边部连接。2.如权利要求1所述的暗物质粒子探测卫星塑闪阵列探测器系统，其特征在于：所述的底板上还设置有卫星机械安装接口，顶板上部四角设置有吊装机械接口，所述的前端电子学机箱的一侧设置有用于探测单元模块的高压输入接口，前端电子学机箱的另一侧设置有FEE电路板供电输入接口和探测器信号输出接口，前端电子学机箱的侧板上设置有热管安装机械接口，所述的小侧板上设置有温度传感器引线出口。3.如权利要求2所述的暗物质粒子探测卫星塑闪阵列探测器系统，其特征在于：所述的吊装机械接口在顶板上设计为通孔，在四角硬铝合金法兰上设计螺纹孔。4.如权利要求1所述的暗物质粒子探测卫星塑闪阵列探测器系统，其特征在于：所述的塑闪单元条包括上下交叠的两层共四十一根探测单元模块，其呈品字型阵列排布在底板中部的碳纤维方管结构上，每...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨雅清，杨鹏，孙志宇，余玉洪，苏弘，孔洁，
申请(专利权)人：中国科学院近代物理研究所，
类型：发明
国别省市：甘肃;62