月球探测的伽玛谱仪制造技术

一种月球探测的特殊伽玛谱仪，设有晶体闪烁体，闪烁体连接光电倍增管，再接数据采集电路，其特征是：在主探测器外还设有反符合探测器，反符合探测器的晶体闪烁体接反符合探测器的光电倍增管，主探测器和反符合探测器的光电倍增管同时连接到数据采集电路上，数据采集电路中设有微处理器。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种在人造卫星上搭载的天文观测仪器，特别是一种月球探测的特殊伽玛谱仪。本专利技术的发案是采用反符合的方法抑制本底，设置两套接收装置，组成双探测器系统，分别进行伽玛射线的探测，同时两个系统的输出用电路组合在一起，通过电路处理，消除本底辐射。具体地说，本专利技术技术方案是月球探测的特殊伽玛谱仪，设有晶体闪烁体，闪烁体连接光电倍增管，再接数据采集电路，其特征是在主探测器外还设有反符合探测器，反符合探测器的晶体闪烁体接反符合探测器的光电倍增管，主探测器和反符合探测器的光电倍增管同时连接到数据采集电路上，数据采集电路中设有微处理器。经过数据采集电路和微处理器对两组数据的比较、处理，即可消除本底辐射，输出检测结果。本专利技术电子学部分的电原理图见图2。反符合功能表如下 反符合功能的实现，一般在电路上均采用硬件方法来实现，本专利技术是利用软件功能来实现的。本专利技术的优化方案有1、采用CsI(Ti)晶体做反符合晶体闪烁体。其优点是不光是抑制荷电粒子本底，同样能抑制伽玛射线本底。我们选用CsI(Ti)晶体做闪烁体。原因有以下几点a.温度特性好在20℃～50℃之间，CsI(Ti)晶体的温度变化＜0.01％/℃。b.全能峰效率高月球伽玛射线探测是谱线探测，探测伽玛射线的全能峰才能区分伽玛射线的来源。相对与NaI晶体全能峰效率在10Mev处几乎是其2倍左右，其意义相当于同体积的CsI(Ti)与NaI之比观测时间可以缩短将近50％。2、晶体闪烁体是由若干块晶体黏结成一整体。本方案可以利用现有的小块晶体制成具有较大接收面积的晶体，以提高仪器的灵敏度。本专利技术以一种与现有技术完全不同的新思路，来制造高灵敏度的伽玛射线探测器，新方案能够克服现有技术的伸杆结构造价高、技术难度大，以及效果有限等不足，用较低的造价获得了很好的效果，包括最佳的抑制本底辐射效果与扩大探测器有效工作面积。附图说明图1为月球探测的特殊伽玛谱仪结构示意图。图2为月球探测的特殊伽玛谱仪电原理图。实施例2伽玛射线探测器制备工艺。选择与探测目标相适应的晶体种类，我们选用温度系数较小的CsI晶体。选择降低背景辐射的方法，并制备特殊的反符合晶体组合形式与主晶体相匹配。设计特殊型腔达到特殊形状晶体相适应的结构以满足空间力学、物理学及运载发射时的冲击，振动、离心、冷热交变等环境参数要求，以满足在月球轨道上仪器能正常工作目标。设计并制备与装配工艺相关的二类工具，如型芯及解脱机构、翻板及附件，以配合装配工作的需求。选择与光学晶体相适应的包装材料，设计包装层数量，在保证安装间隙的前提下以求得最大配合强度。选择最好孔型设计，并进行严密的结构设计与机加工工艺。采用轻合金及低本底系数材料，并设计成与环境相匹配的温控涂层并氧化染色成膜。组装主探测器并与光电倍增管系统偶合，测量其效率。设计合理光学传输通道，组装反符合晶体座。测量反符合装置及主探测器装配尺寸，并填充光反射材料，组合装配成一个探头，测量其效率及方向性。灌封及固化防震胶得到一个组合强度，以满足月球轨道环境及星上环境对谱仪的要求。我们在设计中采用美国AMPTEK公司生产的PH300峰值保持器件来实现主信号的峰值保持，这在国内是首次使用，其性能指标如下输入电压范围 0～V+-1.5V；电压下降 ＜1μV/μS(-55℃～85℃)＜10μV/μS(85℃～125℃)＜10μV/μS(1μV/μStyp)@+25℃电压保持特性±0.01％(典型)直流漂移±2mV(极大)另外由PH300配合软件设计还具有脉冲堆积拒绝及死时间校正作用，既它可以判断两个脉冲的间隔，如果小于10μS，舍弃将会产生的脉冲堆积光子。电路设计中还采用了基线恢复器件，在高计数率情况下，常用的主放大器会产生基线漂移，这次采用美国AMPTEK公司生产的BLRI基线恢复器，它对基线漂移的抑制本领达到3000倍以上。权利要求1.一种月球探测的特殊伽玛谱仪，设有晶体闪烁体，闪烁体连接光电倍增管，再接数据采集电路，其特征是在主探测器外还设有反符合探测器，反符合探测器的晶体闪烁体接反符合探测器的光电倍增管，主探测器和反符合探测器的光电倍增管同时连接到数据采集电路上，数据采集电路中设有微处理器。2.按照权利要求1所述的月球探测的特殊伽玛谱仪，其特征是采用CsI(Ti)晶体做反符合晶体闪烁体。3.按照权利要求1或2所述的月球探测的特殊伽玛谱仪，其特征是晶体闪烁体是由若干块晶体黏结成一整体。4.按照权利要求1或2所述的月球探测的特殊伽玛谱仪，其特征是，数据采集电路为两个探测器的信号分别接A1、A2集成放大器与基线恢复电路后，反符合探测器的一路接CPU，主探测器的一路经调域、峰值保持及A/D转换后，接CPU，CPU的输出接双口RAM。5.按照权利要求3所述的月球探测的特殊伽玛谱仪，其特征是，数据采集电路为两个探测器的信号分别接A1、A2集成放大器与基线恢复电路后，反符合探测器的一路接CPU，主探测器的一路经调域、峰值保持及A/D转换后，接CPU，CPU的输出接双口RAM。全文摘要月球探测的特殊伽玛谱仪，设有晶体闪烁体，闪烁体连接光电倍增管，再接数据采集电路，其特征是在主探测器外还设有反符合探测器，反符合探测器的晶体闪烁体接反符合探测器的光电倍增管，主探测器和反符合探测器的光电倍增管同时连接到数据采集电路上，数据采集电路中设有微处理器。本专利技术以一种与现有技术完全不同的新思路，来制造高灵敏度的伽玛射线探测器，新方案能够克服现有技术的伸杆结构造价高、技术难度大及效果有限等不足，用较低的造价获得了很好的效果，包括最佳的抑制本底辐射效果与扩大探测器有效工作面积。优化方案有采用CsI(Ti)晶体做反符合晶体，及晶体闪烁体是由若干块晶体黏结成一整体。文档编号G01T1/00GK1421708SQ02157260公开日2003年6月4日 申请日期2002年12月26日 优先权日2002年12月26日专利技术者宫一忠, 王楠森, 唐和森, 常进, 张仁健, 葛连生, 张南 申请人:中国科学院紫金山天文台本文档来自技高网...

【技术保护点】
1、一种月球探测的特殊伽玛谱仪，设有晶体闪烁体，闪烁体连接光电倍 增管，再接数据采集电路，其特征是：在主探测器外还设有反符合探测器，反 符合探测器的晶体闪烁体接反符合探测器的光电倍增管，主探测器和反符合探 测器的光电倍增管同时连接到数据采集电路上，数据采集电路中设有微处理器。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：宫一忠，王楠森，唐和森，常进，张仁健，葛连生，张南，
申请(专利权)人：中国科学院紫金山天文台，
类型：发明
国别省市：