專利名稱：月球探測的特殊伽瑪譜儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在人造衛(wèi)星上搭載的天文觀測儀器，特別是一種月球探測的特殊伽瑪譜儀。
本發(fā)明的發(fā)案是采用反符合的方法抑制本底，設(shè)置兩套接收裝置，組成雙探測器系統(tǒng)，分別進(jìn)行伽瑪射線的探測，同時兩個系統(tǒng)的輸出用電路組合在一起，通過電路處理，消除本底輻射。具體地說，本發(fā)明技術(shù)方案是月球探測的特殊伽瑪譜儀，設(shè)有晶體閃爍體，閃爍體連接光電倍增管，再接數(shù)據(jù)采集電路，其特征是在主探測器外還設(shè)有反符合探測器，反符合探測器的晶體閃爍體接反符合探測器的光電倍增管，主探測器和反符合探測器的光電倍增管同時連接到數(shù)據(jù)采集電路上，數(shù)據(jù)采集電路中設(shè)有微處理器。經(jīng)過數(shù)據(jù)采集電路和微處理器對兩組數(shù)據(jù)的比較、處理，即可消除本底輻射，輸出檢測結(jié)果。本發(fā)明電子學(xué)部分的電原理圖見圖2。
反符合功能表如下

反符合功能的實現(xiàn)，一般在電路上均采用硬件方法來實現(xiàn)，本發(fā)明是利用軟件功能來實現(xiàn)的。
本發(fā)明的優(yōu)化方案有1、采用CsI(Ti)晶體做反符合晶體閃爍體。其優(yōu)點是不光是抑制荷電粒子本底，同樣能抑制伽瑪射線本底。我們選用CsI(Ti)晶體做閃爍體。原因有以下幾點a.溫度特性好在20℃～50℃之間，CsI(Ti)晶體的溫度變化＜0.01％/℃。b.全能峰效率高月球伽瑪射線探測是譜線探測，探測伽瑪射線的全能峰才能區(qū)分伽瑪射線的來源。相對與NaI晶體全能峰效率在10Mev處幾乎是其2倍左右，其意義相當(dāng)于同體積的CsI(Ti)與NaI之比觀測時間可以縮短將近50％。
2、晶體閃爍體是由若干塊晶體黏結(jié)成一整體。本方案可以利用現(xiàn)有的小塊晶體制成具有較大接收面積的晶體，以提高儀器的靈敏度。
本發(fā)明以一種與現(xiàn)有技術(shù)完全不同的新思路，來制造高靈敏度的伽瑪射線探測器，新方案能夠克服現(xiàn)有技術(shù)的伸桿結(jié)構(gòu)造價高、技術(shù)難度大，以及效果有限等不足，用較低的造價獲得了很好的效果，包括最佳的抑制本底輻射效果與擴(kuò)大探測器有效工作面積。


圖1為月球探測的特殊伽瑪譜儀結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為月球探測的特殊伽瑪譜儀電原理圖。
實施例2伽瑪射線探測器制備工藝。選擇與探測目標(biāo)相適應(yīng)的晶體種類，我們選用溫度系數(shù)較小的CsI晶體。選擇降低背景輻射的方法，并制備特殊的反符合晶體組合形式與主晶體相匹配。設(shè)計特殊型腔達(dá)到特殊形狀晶體相適應(yīng)的結(jié)構(gòu)以滿足空間力學(xué)、物理學(xué)及運載發(fā)射時的沖擊，振動、離心、冷熱交變等環(huán)境參數(shù)要求，以滿足在月球軌道上儀器能正常工作目標(biāo)。設(shè)計并制備與裝配工藝相關(guān)的二類工具，如型芯及解脫機構(gòu)、翻板及附件，以配合裝配工作的需求。選擇與光學(xué)晶體相適應(yīng)的包裝材料，設(shè)計包裝層數(shù)量，在保證安裝間隙的前提下以求得最大配合強度。選擇最好孔型設(shè)計，并進(jìn)行嚴(yán)密的結(jié)構(gòu)設(shè)計與機加工工藝。采用輕合金及低本底系數(shù)材料，并設(shè)計成與環(huán)境相匹配的溫控涂層并氧化染色成膜。組裝主探測器并與光電倍增管系統(tǒng)偶合，測量其效率。設(shè)計合理光學(xué)傳輸通道，組裝反符合晶體座。測量反符合裝置及主探測器裝配尺寸，并填充光反射材料，組合裝配成一個探頭，測量其效率及方向性。灌封及固化防震膠得到一個組合強度，以滿足月球軌道環(huán)境及星上環(huán)境對譜儀的要求。
我們在設(shè)計中采用美國AMPTEK公司生產(chǎn)的PH300峰值保持器件來實現(xiàn)主信號的峰值保持，這在國內(nèi)是首次使用，其性能指標(biāo)如下輸入電壓范圍 0～V+-1.5V；電壓下降 ＜1μV/μS(-55℃～85℃)＜10μV/μS(85℃～125℃)＜10μV/μS(1μV/μStyp)@+25℃電壓保持特性±0.01％(典型)直流漂移±2mV(極大)另外由PH300配合軟件設(shè)計還具有脈沖堆積拒絕及死時間校正作用，既它可以判斷兩個脈沖的間隔，如果小于10μS，舍棄將會產(chǎn)生的脈沖堆積光子。
電路設(shè)計中還采用了基線恢復(fù)器件，在高計數(shù)率情況下，常用的主放大器會產(chǎn)生基線漂移，這次采用美國AMPTEK公司生產(chǎn)的BLRI基線恢復(fù)器，它對基線漂移的抑制本領(lǐng)達(dá)到3000倍以上。
權(quán)利要求
1.一種月球探測的特殊伽瑪譜儀，設(shè)有晶體閃爍體，閃爍體連接光電倍增管，再接數(shù)據(jù)采集電路，其特征是在主探測器外還設(shè)有反符合探測器，反符合探測器的晶體閃爍體接反符合探測器的光電倍增管，主探測器和反符合探測器的光電倍增管同時連接到數(shù)據(jù)采集電路上，數(shù)據(jù)采集電路中設(shè)有微處理器。
2.按照權(quán)利要求1所述的月球探測的特殊伽瑪譜儀，其特征是采用CsI(Ti)晶體做反符合晶體閃爍體。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的月球探測的特殊伽瑪譜儀，其特征是晶體閃爍體是由若干塊晶體黏結(jié)成一整體。
4.按照權(quán)利要求1或2所述的月球探測的特殊伽瑪譜儀，其特征是，數(shù)據(jù)采集電路為兩個探測器的信號分別接A1、A2集成放大器與基線恢復(fù)電路后，反符合探測器的一路接CPU，主探測器的一路經(jīng)調(diào)域、峰值保持及A/D轉(zhuǎn)換后，接CPU，CPU的輸出接雙口RAM。
5.按照權(quán)利要求3所述的月球探測的特殊伽瑪譜儀，其特征是，數(shù)據(jù)采集電路為兩個探測器的信號分別接A1、A2集成放大器與基線恢復(fù)電路后，反符合探測器的一路接CPU，主探測器的一路經(jīng)調(diào)域、峰值保持及A/D轉(zhuǎn)換后，接CPU，CPU的輸出接雙口RAM。
全文摘要
月球探測的特殊伽瑪譜儀，設(shè)有晶體閃爍體，閃爍體連接光電倍增管，再接數(shù)據(jù)采集電路，其特征是在主探測器外還設(shè)有反符合探測器，反符合探測器的晶體閃爍體接反符合探測器的光電倍增管，主探測器和反符合探測器的光電倍增管同時連接到數(shù)據(jù)采集電路上，數(shù)據(jù)采集電路中設(shè)有微處理器。本發(fā)明以一種與現(xiàn)有技術(shù)完全不同的新思路，來制造高靈敏度的伽瑪射線探測器，新方案能夠克服現(xiàn)有技術(shù)的伸桿結(jié)構(gòu)造價高、技術(shù)難度大及效果有限等不足，用較低的造價獲得了很好的效果，包括最佳的抑制本底輻射效果與擴(kuò)大探測器有效工作面積。優(yōu)化方案有采用CsI(Ti)晶體做反符合晶體，及晶體閃爍體是由若干塊晶體黏結(jié)成一整體。
文檔編號G01T1/00GK1421708SQ02157260
公開日2003年6月4日 申請日期2002年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月26日
發(fā)明者宮一忠, 王楠森, 唐和森, 常進(jìn), 張仁健, 葛連生, 張南 申請人:中國科學(xué)院紫金山天文臺