专利名称：折叠式阵列型星载x射线探测器的制作方法
技术领域：
本发明属于航天器自主导航技术领域，具体涉及一种星载X射线探测器。
背景技术：
X射线脉冲星的辐射能量主要集中于0.1 IOkeV的软X射线能段，其辐射强度非常微弱，一般在100 10-5ph/cm2/s的量级，为了探测这样微弱的X射线光子信号，就要求探测器制成大面积阵列，从而在有限的观测时间内增强X射线光子收集的效率和提高脉冲星辐射信号的信噪比。同时，由于卫星平台对探测器载荷质量和包络的严格约束，从而要求星载探测器具有重量轻、包络面积小和可靠性强的特性。因此研制大面积、轻量化、小包络和高可靠性的星载X射线探测器是X射线脉冲星导航的核心关键技术。但是，目前尚未检索到有关星载X射线探测器的完整设计方案或专门论述。
发明内容
本发明的目的是提供一种星载X射线探测器，以实现大面积、轻量化、小包络和高可靠性等技术指标要求，从而满足利用X射线脉冲星的航天器自主导航应用需求。本发明的技术方案是一种折叠式阵列型星载X射线探测器，它包括光子探测头本体、真空门阵列机构、真空阀门、高压电连接器、探测单元和信号电连接器；光子探测头本体为正八边形柱体结构，其左右两侧对称的设有连接口，光子探测头本体非相邻的侧壁上设有水平限位装置，水平限位装置具有可向外弹出的凸起，水平限位装置共有4个；真空门阵列机构为去掉一个角的正方形结构，其斜边长度与光子探测头本体正八边形的边长相等，直角边长度为光子探测头本体正八边形长度的二分之一，真空门阵列机构上设有密封圈；真空门阵列机构的数量为4个；探测单元为长方形结构，其数量为多个，均布的嵌入光子探测头本体以及真空门阵列机构的上表面；真空门阵列机构通过安装于其斜边中部的电控铰链与光子探测头本体连接，4个真空门阵列机构安装于水平限位装置的上方，由电控铰链控制其打开与闭合，当真空门阵列机构打开时，由水平限位装置对其限位，与光子探测头本体的上表面平齐；当真空门阵列机构闭合时，4个真空门阵列机构扣合在光子探测头本体的上表面，与光子探测头本体的上表面之间形成4个密闭腔室，4个密闭腔室之间相互连通；真空阀门安装于光子探测头本体的侧壁，高压电连接器与信号电连接器安装于光子探测头本体的连接口处。本发明的有益效果是1.本发明由于采用了阵列型设计，同时在探测器本体和真空门阵列上布置探测单元，使得探测器的探测面积增加一倍，具有提高接受信号的信噪比，减少积分时间的优势。2.本发明由于采用了折叠式设计，是探测器在收拢状态呈圆柱状八边形设计，与矩形设计相比使得探测器在有效探测面积相同时，在发射状态探测器收拢包络面较小；同时在展开状态为花瓣形设计，使得工作状态探测器回转包络面较小，质量分布均匀，转台承受力矩小易于精确操作。3.本发明由于采用了真空门阵列设计，跟单体式真空门相比具有易于实现探测器的真空密封，提高真空门的抗冲击振动能力，减小展开后探测器的回转包络面，提高探测器可靠性的等优点。
图1为本发明的工作状态结构示意图；图2为实施例中本发明启动状态结构示意图；图3为实施例中本发明的发射状态时结构示意图；其中，1-光子探测头本体、2-真空门阵列机构、3-真空阀门、4-高压电连接器、5-探测单元、6-信号电连接器、7-水平限位装置、8- 二维转台、9-综合控制器。
具体实施例方式参见附图1，一种折叠式阵列型星载X射线探测器，它包括光子探测头本体1、真空门阵列机构2、真空阀门3、高压电连接器4、探测单元5、信号电连接器6、二维转台8和综合控制器9 ；光子探测头本体I为正八边形柱体结构，其左右两侧对称的设有连接口，光子探测头本体I非相邻的侧壁上设有水平限位装置7，水平限位装置7具有可向外弹出的凸起，水平限位装置7共有4个；真空门阵列机构2为去掉一个角的正方形结构，其斜边长度与光子探测头本体I正八边形的边长相等，直角边长度为光子探测头本体I正八边形长度的二分之一，真空门阵列机构2上设有密封圈；真空门阵列机构2的数量为4个；探测单元5为长方形结构，其数量为多个，均布的嵌入在光子探测头本体I以及真空门阵列机构2的上表面，探测单元5的表面上覆盖有滤光膜；二维转台8包括底板、支架与限位块；支架垂直的安装于底板上，沿支架同一水平线方向设有转轴；限位块为三角形结构，在其斜面上设有横向的凹槽；限位块安装于支架内侧的底板上；综合控制器9包括包括电源板、I/O板、控制主板、控制备板、电子学读出板5块功能板；其中，电源主板，为高压电连接器4提供电源，进行加、断电控制；控制主板接收卫星平台提供的直接指令，对加、断电进行控制，开启真空阀门3，采集密闭腔室状态，判断密闭腔室是否已经打开；采集折叠式阵列型星载X射线探测器的状态，形成直接遥测，下传给卫星平台；电子学读出板主要负责采集探测单元5的脉冲电流信号，进行光子到达时间转换、脉冲轮廓重构并存储，择机通过总线下传给卫星平台；真空门阵列机构2通过安装于其斜边中部的电控铰链与光子探测头本体I连接，4个真空门阵列机构2安装于水平限位装置7的上方，由电控铰链控制其打开与闭合，当真空门阵列机构2打开时，由水平限位装置7对其限位，与光子探测头本体I的上表面平齐；当真空门阵列机构2闭合时，4个真空门阵列机构2扣合在光子探测头本体I的上表面，与光子探测头本体I的上表面之间形成4个密闭腔室，4个密闭腔室之间相互连通；真空阀门3安装于光子探测头本体I的侧壁，高压电连接器4与信号电连接器6安装于光子探测头本体I的连接口处；折叠式阵列型星载X射线探测器非工作状态时，水平限位装置7的凸起向外弹出卡入限位块的凹槽中，光子探测头本体I的上下表面与二维转台8的底板为垂直关系，真空门阵列机构2为闭合状态；折叠式阵列型星载X射线探测器工作状态时，水平限位装置7的凸起向内收回，光子探测头本体I的上下表面与二维转台8的底板为平行关系，真空门阵列机构2为打开状态。参见附图2、3，一种折叠式阵列型星载X射线探测器，其工作过程为A.航天器平台发射前，将4个真空门阵列机构2向上折叠与光子探测头本体I的上表面之间形成密闭腔室；光子探测头本体I与光子探测头本体I的上下表面与二维转台8的底板为垂直关系，利用综合控制器9上电；B.通过真空阀门3对密闭腔室抽真空，目的是为了满足探测单元5在真空下存储的要求，以及保护滤光膜在发射阶段不被冲击破坏，进而保证本发明进入太空真空环境下后的正常运行；C.航天器平台发射至太空后，综合控制器9打开真空阀门3，使得密闭室内与外界空间环境达到真空平衡；D.在综合控制器9的指令下，二维转台8将并将光子探测头本体I旋转90° ;E.当光子探测头本体I的上下表面与二维转台8的底板为平行关系时，旋转到位，综合控制器9向真空门阵列机构2的电控铰链发出展开状态指令，在电控铰链的作用下，真空门阵列机构2向外打开，并通过水平限位装置7对其进行限位，真空门阵列机构2与光子探测头本体I的上表面平齐。F.在综合控制器9的控制下对探测器导入高压，并对探测器内部各元器件进行自检，自检成功后进入工作状态，进行对指定脉冲星信号捕获。
权利要求
1.一种折叠式阵列型星载X射线探测器，其特征是，它包括:光子探测头本体(I)、真空门阵列机构(2)、真空阀门(3)、高压电连接器(4)、探测单元(5)和信号电连接器(6)； 光子探测头本体(I)为正八边形柱体结构，其左右两侧对称的设有连接口，光子探测头本体(I)非相邻的侧壁上设有水平限位装置(7)，水平限位装置(7)具有可向外弹出的凸起，水平限位装置(7)共有4个； 真空门阵列机构(2)为去掉一个角的正方形结构，其斜边长度与光子探测头本体(I)正八边形的边长相等，直角边长度为光子探测头本体(I)正八边形长度的二分之一，真空门阵列机构(2)上设有密封圈；真空门阵列机构(2)的数量为4个； 探测单元(5)为长方形结构，其数量为多个，均布的嵌入光子探测头本体(I)以及真空门阵列机构(2)的上表面； 真空门阵列机构(2 )通过安装于其斜边中部的电控铰链与光子探测头本体(I)连接，4个真空门阵列机构(2)安装于水平限位装置(7)的上方，由电控铰链控制其打开与闭合，当真空门阵列机构(2)打开时，由水平限位装置(7)对其限位，与光子探测头本体(I)的上表面平齐；当真空门阵列机构(2)闭合时，4个真空门阵列机构(2)扣合在光子探测头本体(I)的上表面，与光子探测头本体(I)的上表面之间形成4个密闭腔室，4个密闭腔室之间相互连通；真空阀门(3 )安装于光子探测头本体(I)的侧壁，高压电连接器(4 )与信号电连接器(6)安装于光子探测头本体(I)的连接口处。
2.如权利要求1所述的一种折叠式阵列型星载X射线探测器，其特征是，它还包括一个二维转台(8) ;二维转台(8)包括:底板、支架与限位块；支架垂直的安装于底板上，沿支架同一水平线方向设有转轴；限位块为三角形结构，在其斜面中部设有凹槽；限位块安装于支架内侧的底板上； 光子探测头本体(I)两侧的连接口接入支架上的转轴； 折叠式阵列型星载X射线探测器非工作状态时，水平限位装置(7)的凸起向外弹出卡入限位块的凹槽中，光子探测头本体(I)的上下表面与二维转台(8)的底板为垂直关系，真空门阵列机构(2)为闭合状态； 折叠式阵列型星载X射线探测器工作状态时，水平限位装置(7)的凸起向内收回，光子探测头本体(I)的上下表面与二维转台(8)的底板为平行关系，真空门阵列机构(2)为打开状态。
3.如权利要求1或2所述的一种折叠式阵列型星载X射线探测器，其特征是，探测单元(5)的表面上覆盖有滤光膜。
4.如权利要求2所述的一种折叠式阵列型星载X射线探测器，其特征是，它还包括一个综合控制器(9);综合控制器(9)包括:包括电源板、I/O板、控制主板、控制备板、电子学读出板5块功能板；其中，电源主板，为高压电连接器(4 )提供电源，进行加、断电控制；控制主板接收卫星平台提供的直接指令，对加、断电进行控制，开启真空阀门(3)，采集密闭腔室状态，判断密闭腔室是否已经打开；采集折叠式阵列型星载X射线探测器的状态，形成直接遥测，下传给卫星平台；电子学读出板主要负责采集探测单元(5)的脉冲电流信号，进行光子到达时间转换、脉冲轮廓重构并存储，择机通过总线下传给卫星平台。
5.如权利要求4 所述的一种折叠式阵列型星载X射线探测器，其特征是，其工作过程为:A.航天器平台发射前，将4个真空门阵列机构(2)向上折叠与光子探测头本体(1)的上表面之间形成密闭腔室；光子探测头本体(1)与光子探测头本体(1)的上下表面与二维转台(8)的底板为垂直关系，利用综合控制器(9)上电； B.通过真空阀门(3)对密闭腔室抽真空； C.航天器平台发射至太空后，综合控制器(9)打开真空阀门(3 )，使得密闭室内与外界空间环境达到真空平衡； D.在综合控制器(9)的指令下，二维转台(8)将并将光子探测头本体(1)旋转90°; E.当光子探测头本体(1)的上下表面与二维转台(8)的底板为平行关系时，旋转到位，综合控制器(9)向真空门阵列机构(2)的电控铰链发出展开状态指令，在电控铰链的作用下，真空门阵列机构(2)向外打开，并通过水平限位装置(7)对其进行限位，真空门阵列机构(2)与光子探测头本体(1)的上表面平齐。
F.在综合控制器(9)的控制下对探测器导入高压，并对探测器内部各元器件进行自检，自检成功后进入工作状态，进行对指定脉冲星信号捕获。
全文摘要
本发明属于航天器自主导航技术领域，具体涉及一种折叠式阵列型星载X射线探测器。其技术方案是，真空门阵列机构(2)与光子探测头本体(1)连接，并位于水平限位装置(7)的上方，由电控铰链控制其打开与闭合，当真空门阵列机构(2)打开时，由水平限位装置(7)对其限位，与光子探测头本体(1)的上表面平齐；当真空门阵列机构(2)闭合时，4个真空门阵列机构(2)扣合在光子探测头本体(1)的上表面，与光子探测头本体(1)的上表面之间形成相互连通的4个密闭腔室；真空阀门(3)、高压电连接器(4)、信号电连接器(6)安装于光子探测头本体(1)。利用本发明使得探测面积增加一倍，提高接受信号的信噪比，减少积分时间。
文档编号G01T1/00GK103076621SQ20121058954
公开日2013年5月1日 申请日期2012年12月29日 优先权日2012年12月29日
发明者贝晓敏, 帅平, 徐立宏, 李振新, 吴耀军 申请人:中国空间技术研究院