与巡视器舱内综合电子学板进行电连接；机械臂通过机械臂控制系统控制探头进入不同状态(在轨标定状态、探测月表元素状态、渡过月夜状态)。探头由机械臂投放到月面进行探测，投放时机械臂控制系统接收到就位信号时，即发指令使臂停止运动。APXS系统需自行确定就位点，并将就位状态提供给综合电子学，由其转发给机械臂控制系统。
[0027]探测器对其自带激发源激发月表元素X射线荧光并进行探测，并形成能谱下传，供用户分析反演得到月表的主量元素的含量信息。
[0028]根据设计要求，APXS探头为舱外舱外设备，其温度要求如下:
[0029]工作温度:_35°C?35 °C ；
[0030]存储温度:-100°C?105°C。
[0031]与现有技术相比，本发明的积极效果为:
[0032]本发明的光谱仪设备具备自主保温能力，大大提高了设备了月球生存能力，同时提闻了探测能力。
[0033]为了保证合适的工作温度和存储温度，本发明针对探头的结构和热传输及热辐射进行了详细的设计。同时本发明使用相对安全的X射线源作为激发源，减小了中子辐射风险，针对应用环境完成了内部导热及外部隔热设计，最大限度地保证了设备在月表极端环境下的生存和工作能力。
【附图说明】
[0034]图1为本发明APXS探测器系统结构设计图；
[0035]图2为APXS工作模式图；
[0036](a)探头在轨标定状态图，(b)探头探测月表元素状态图，(C)探头渡过月夜状态图；
[0037]图3为APXS激发月表元素的特征X射线，收集特征X射线示意图；
[0038]图4为月夜生存保障装置结构图；
[0039](a)月夜装置正视图，(b)沿(a)中A_A面的剖视图；
[0040]图5为APXS探头外形图；
[0041]图6为激发源组件图；
[0042]图7为前端电子学组件结构图；
[0043](a)前端电子学组件侧视图，(b)沿(a)中A_A面的剖视图；
[0044]图8为前端电子学组件图；
[0045]图9为探头热实施措施结构设计图；
[0046]图10为散热帽结构图；
[0047](a)正面视图，(b)立体图；
[0048]图11为散热铜棒结构图；
[0049]图12为散热片结构图；
[0050](a)正面视图，(b)沿A-A的截面图；
[0051]图13为散热片结构图；
[0052]图14为散热面结构图；
[0053](a)正面视图，(b)沿A-A的截面图。
【具体实施方式】
[0054]下面结合附图对本发明进行进一步详细描述。
[0055]APXS由探头、在轨标定装置、月夜生存装置(RHU)、电子学及软件、电缆组成，系统结构如图1。
[0056]探头安装在巡视器机械臂末端，主要实现科学探测和距离感知的功能。它主要由激发源、红外距离感知器、硅漂移X射线探测器(SDD)和前置放大电路组成，如图3所示。
[0057]月夜生存保障装置安装在巡视器+X面板上，由主动辐射热源(RHU)、外部支架、热控包覆构成，如图4所示。在低温环境下(如月夜)辐射热源为探头提供主动温控，保障前端探头的存储温度在设计要求范围内。
[0058]在轨定标装置由标准样品和其支架构成，在轨定标标样作为APXS的在轨测量校正的基准，确保探测数据结果的准确性。
[0059]电子学系统由二次电源转换电路，数据采集电路和通讯接口电路等部分构成。除探头前端电子学外，其余部分集成在综合电子学机箱的电子学板内。
[0060]软件部分实现的主要功能为:距离感知、数据采集、数据管理、数据通讯、指令处理和模式控制。
[0061 ] 探头与后端电子学板通过电缆组件进行电连接。
[0062]为了保证合适的工作温度和存储温度，针对探头的结构和热传输及辐射进行了详细的设计。探头安装在巡视器机械臂末端，如图2(b)，它主要由探头前端激发源组件、红外距离感知器、外筒、前端电子学组件(含SDD探测器，安装在外套内部)组成，如图5。
[0063]其中，探头前端激发源组件提供隔离月面热辐射、准直激发、准直探测、辐射屏蔽的作用，如图6所示，其内部安装有八枚激发源，激发源组件的支撑结构材料选用隔热效果比较好的聚酰亚胺，为了减小月表红外反照引起的热输入，聚酰亚胺表面镀铝。
[0064]前端电子学组件由SDD探测器、散热帽、印制电路板安装支架、电子学板及散热铜棒和散热片等几部分组成，如图7所示。其中SDD探测器为X射线探测的关键性元件，电子学板(前端电路板板、母线电路板、前级放大电路板和成型电路板)给硅漂移室X射线探测器(SDD)供电并将SDD的探测信号放大、成型，安装支架主要是采用半封闭结构，除了固定结构外，还与外筒、散热片和散热帽形成封闭的电磁屏蔽体，为内部电子学板提供电磁屏蔽，散热帽、散热铜棒和散热片三个散热元件将前端的热量传导到后面的散热面上。
[0065]X射线进入SDD探测器，通过沉积能量形成电子空穴对，电子空穴对通过SDD上的电场收集，形成电信号，其电荷量与X射线能量成正比，前端放大电路采用低噪声电荷灵敏放大器，对SDD产生的弱信号进行放大，经成型电路滤波成型后，通过电缆传导到电控箱中的APXS电子学板，并被其收集，形成APXS的科学数据，其原理图如图8所示。
[0066]APXS探头为舱外设备，由于APXS探头和机械臂安装面之间将采取隔热安装，此时APXS探头失去了传导散热的通道，其自身功耗产生的热量和月球环境外热流对仪器的输入热量就只能通过仪器自身的端面和壳体散热。由上述对月球热环境的分析可知，月昼时月表温度随太阳高度角的增大而迅速增高，月球复杂外热流对APXS探头会产生较大的输入热量，尤其是太阳直接照射和月球红外辐射会对APXS探头产生较大影响；月夜，月表温度为-180°C，此低温将使APXS的生存面临考验。因此，鉴于对月球热环境的分析和对APXS探头散热能力的估算结果，APXS的热控设计思路为:
[0067]1、根据APXS结构特点，选择为APXS探头末端为散热面，如图9所示。螺钉从“外筒”法兰处穿过固定到散热面(自左向右；法兰为安装隔热垫上部的圆形翻边部分，法兰用于连接外筒和散热面)，这与螺钉穿过散热面固定到“外筒”方式相比，减少螺孔，增加了散热面涂覆白漆的面积。
[0068]2、通过外加热控材料和热控涂层等方法尽量减小月球外热流对APXS探头的影响；如上图，在散热面外表面涂覆白漆，增强散热能力；在散热片与散热面之间涂覆导热硅月旨，增强导热能力；在聚酰亚胺结构表面镀铝，减少红外线影响；除探头两端外，其余部分包裹热控多层材料，减少热量流入、散出。
[0069]3、与巡视器和机械臂进行协调，通过三方协调配合实现APXS探头月昼工作和月夜存储的最佳状态。
[0070]在热设计上，主要有以下几个手段:
[0071]1.通过散热帽、散热铜棒、散热片和电路板支架建立硅漂移X射线探测器与散热面间的低热阻散热通道，这5个散热元件分别为热阻比较低的铝和铜材料制成，热传导效果好，连接关系见图7和图9。由于硅漂移室探测器为主要发热原件，上述的几件零件，在硅漂移X射线探测器和散热面间，形成了两条散热通道:一条是硅漂移X射线探测器——散热帽——电路板支架——散热片——散热面，另一条是硅漂移X射线探测器——散热铜棒——散热片——散热面。
[0072]散热帽，连接位置见图7，为铝材料，采用“翻边”结构压紧“前端电路板”，既能严丝合缝的固定“前端电路板”，又增加了与“外筒”接触面积；通过螺钉固定到“电路板支架”上；中心孔比SDD直径稍大，设计在“散热帽”中心孔与“SDD”之间缝隙填充硅橡胶，形成热传导通路，“前端电路板”表面大面积敷铜，增加与“散热帽”面积，以减小SDD和散热面间接触热阻；“散热帽”采用“挖槽”方式(如图10所示，带圆角长方形)避开接触SDD探测器针脚，既防止短路