子在进入半导体传感器5内后会损失能量，因此便会在其两侧电极激起电信号脉冲，经适当的处理后的信号便可以反映空间粒子在器件中的不同剂量，结合时间分析就可以得到剂量率。
[0028]优选地，所述金属挡光层4和半导体传感器5为片形结构。金属挡光层4采用的具体材料种类和厚度可以根据卫星所处轨道和测量范围进行设计选择。半导体传感器5的材质和数目可以根据测试需要来确定，具体来说，当每个方向传感器只含有一片半导体传感器时只需配套一路电子学处理电路，当每个方向传感器含有多片传感器时则相应的每片传感器配有相应的前置放大、成形电路、主放电路及峰保电路，最后统一接至A/D采集电路。半导体传感器5可以采用硅的或金刚石的，同时硅传感器可以选择离子注入型或者金硅面垒型等。
[0029]在本发明的实施例中，探测装置I的各子探测装置分别嵌入式安装在三颗卫星2的表面，即子探测装置分别安装在卫星蒙皮以内，仅方向传感器部分通过蒙皮开口伸出。所述探测装置I的各子探测装置朝向太空的方向没有遮挡。
[0030]在优选实施例中，金属挡光层4的厚度为15 μ m，采用铝合金材料，用于吸收可见光，避免由于光照而造成测量结果误差过大。
[0031]图3所示为根据本发明的一个实施例的探测装置的一个子探测装置的电气实现原理框图，其中虚线中的各个部件构成该子探测装置。具体来说，包括电子、质子及离子在内的粒子穿透金属挡光层4后进入半导体传感器5，在半导体传感器5内损失能量，于是在半导体传感器5两侧电极激起电信号脉冲。利用前置放大电路、成形电路、主放大电路对电信号进行放大和整形，最后再利用峰保电路获取变化峰值，并将获取的变化峰值送给A/D采集电路。A/D采集电路输出端与FPGA输入端相连，而FPGA通过卫星接口电路将该数据传送给卫星电子系统。
[0032]在一个实施例中，还包括仪器特性检测单元，所述的检测单元电路为:主放大器输出端连接经过若干个多路开关连接，所述的多路开关输出端分别连接一传感器检测电路，所述的传感器检测电路的输出端连接A/D采集电路输入端，所述的A/D采集电路输出端与FPGA输入端相连，用于及时了解到各探测支路的工作状况。
[0033]以上以三颗卫星为例说明了本发明的多方向辐射剂量率探测装置的结构设置特征和工作原理。显然，当卫星数量为二颗时，二个子探测装置可以设置得使得法向方向保证当卫星经过赤道上空时一颗卫星上的子探测装置的法向是垂直朝向天空的，另外一颗卫星上的子探测装置的法向与前者的法向呈一定角度，该角度范围为大于O度且小于90度，较好地为45度；当卫星数量为四颗时，四个子探测装置可以设置得使得法向方向保证当卫星经过赤道上空时至少有一颗卫星的子探测装置的法向是垂直朝向天空的，另外三颗卫星的子探测装置的法向与该第一颗卫星的子探测装置的法向分别呈一定角度，且这三个角度彼此不相同，该角度范围为大于O度小于90度，优选地这三个角度与第一课卫星的子探测装置的法向间呈25度、50度和75度；当其他数量卫星时，类似地，应该保证当卫星经过赤道上空时，有一颗卫星的子探测装置的法向是垂直朝向天空的，以获取最大方向剂量率。
[0034]最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
【主权项】
1.一种基于多个卫星的分布式的多方向的辐射剂量率探测装置，其特征在于包括:与卫星数量匹配的多个子探测装置，每个子探测装置包含方向传感器、电子学部件及机壳部分，其中: 方向传感器包括:不少于一片半导体传感器，当空间粒子进入该半导体传感器时由于损失能量而在其两侧电极激起电信号脉冲； 电子学部件，用于对方向传感器提供的电信号进行处理，以提供反映空间粒子辐射剂量率的信号； 且每个方向传感器所包含的半导体传感器的法向在卫星经过同一个位置时处于同一个平面，每个传感器的法向在经过同一位置不重叠，并且至少其中的一个法向指向朝天面。2.根据权利要求1的探测装置，其特征在于:方向传感器还包括前置放大器及成形电路，前置放大器用于将每片半导体传感器输出的反应带电粒子沉积能量的电荷信号分别进行放大并转变成电压脉冲信号，成形电路将前置放大器输出的电压脉冲信号成形输出。3.根据权利要求1的探测装置，其特征在于:电子学部件包括:主放大器，用于将一路成形电路输出的信号或两路成形电路输出的信号经过相加电路后输出的信号进行放大；峰保电路，用于对每个主放大器放大后的信号分别进行脉冲峰值保持;A/D采集电路，用于对峰值保持后的信号进行模数转换；FPGA电路，用于将所有的A/D采集电路得到的数字信号进行幅度分析和数据处理，其中不同的幅度代表着不同能量的电子或质子。4.根据权利要求3的探测装置，其特征在于:所述的子探测装置还包含仪器特性检测单元，所述的检测单元电路为:各主放大器输出端经过若干个多路开关连接，所述的多路开关输出端分别连接一传感器检测电路，所述的传感器检测电路的输出端连接A/D采集电路输入端，所述的A/D采集电路输出端与FPGA输入端相连，用于及时了解到各探测支路的工作状况。5.根据权利要求1的探测装置，其特征在于:所述的子探测装置还包含卫星接口电路，用于与卫星总线进行数据通信。6.根据权利要求1的探测装置，其特征在于:所述的方向传感器的半导体传感器采用厚度为大于0.1_、小于3_、灵敏面积不小于2_X2_的硅或金刚石类传感器。7.根据权利要求1的探测装置，其特征在于:所述的方向传感器对应的前置放大器采用集成运放电容反馈方式。8.根据权利要求1的探测装置，其特征在于:所述的半导体传感器前均设置一准直器。9.根据权利要求1的探测装置，其特征在于:所述的每个准直器前方均设不小于Ium厚的金属挡光层，用于防止可见光射入。10.根据权利要求1的探测装置，其特征在于:所述的子探测装置安装在卫星蒙皮以内，仅方向传感器部分通过蒙皮开口伸出。
【专利摘要】一种分布式卫星多方向辐射剂量率测量装置，包括：与卫星数量匹配的多个子探测装置，每个子探测装置包含方向传感器、电子学部件及机壳部分，方向传感器包括：不少于一片半导体传感器，当空间粒子进入该半导体传感器时由于损失能量而在其两侧电极激起电信号脉冲；电子学部件，用于对方向传感器提供的电信号进行处理，以提供反映空间粒子辐射剂量率的信号；且每个方向传感器所包含的半导体传感器的法向在卫星经过同一个位置时处于同一个平面，每个传感器的法向在经过同一位置不重叠，并且至少其中的一个法向指向朝天面。
【IPC分类】G01T1/24
【公开号】CN105629287
【申请号】CN201410593628
【发明人】杨垂柏, 曹光伟, 张贤国, 荆涛, 张斌全, 孔令高, 张珅毅, 梁金宝, 孙越强
【申请人】中国科学院空间科学与应用研究中心
【公开日】2016年6月1日
【申请日】2014年10月29日