本發(fā)明涉及空間射線的探測方法，具體涉及一種空間X射線、電子和質子的一體化探測探頭。

背景技術：

空間任務中，高能射線(X射線、電子和質子)對衛(wèi)星有著重要影響。如果需要進行三種空間高能射線的同時探測，目前的監(jiān)測手段是設置兩套探測器，分別對X射線和電子質子進行探測。其中X射線的探測方法主要為閃爍晶體探測法；電子和質子主要采用閃爍體通過ΔE-E方法探測。

這種方案的不足之處是：采用兩套探測器，探頭部分和前端電子學系統(tǒng)都增加了衛(wèi)星的發(fā)射和飛行重量，造成飛行任務成本上升。

技術實現要素：

有鑒于此，本發(fā)明提供了一種空間X射線、電子和質子的一體化探測探頭，該探頭能夠利用同一探測器探測X射線、電子和質子三種空間高能射線，從而減小了衛(wèi)星上輻射探測系統(tǒng)的體積和重量，降低了飛行任務成本。

為解決上述技術問題，本發(fā)明具體方法如下：

一種空間X射線、電子和質子的一體化探測探頭，采用碲鋅鎘晶體閃爍體作為一體化探測介質；在碲鋅鎘晶體閃爍體的射線入射面安放一層用于鑒別電子和質子的硅片；所述碲鋅鎘晶體閃爍體的厚度根據預探測空間射線的能量范圍設計，使得預探測能量范圍內的空間射線能沉積在碲鋅鎘晶體閃爍體中。

優(yōu)選地，所述硅片是厚度為300μm、直徑為1cm的圓形硅片。

優(yōu)選地，所述碲鋅鎘晶體閃爍體是厚度為3cm、直徑為2cm的圓柱體。

優(yōu)選地，在探頭外層設置輻射屏蔽層。

優(yōu)選地，在探頭探測面上設置喇叭形的入射口。

有益效果：

(1)本發(fā)明采用碲鋅鎘晶體閃爍體作為空間X射線、電子和質子的一體化探測介質，提高了探測介質的利用率。

(2)探頭體積減小，使得在探頭外層設置的輻射屏蔽層的體積也縮小了。

(3)采用一體化設計還將簡化后續(xù)電子學系統(tǒng)和數據采集系統(tǒng)的設計。

附圖說明

圖1為本發(fā)明空間X射線、電子和質子一體化探測探頭的示意圖。

具體實施方式

本發(fā)明創(chuàng)新性的將空間X射線的探頭與電子質子探頭進行了一體化設計，通過選用一體化探測介質，使得電子和質子的探頭融入了X射線的沉積功能。具體來說，本發(fā)明的一體化探頭采用碲鋅鎘晶體閃爍體2作為一體化探測介質，在碲鋅鎘晶體閃爍體2的射線入射面安放一層用于鑒別電子和質子的硅片1，從而實現三種空間射線的探測。其中，

硅片1的厚度設計為能夠鑒別電子和質子，這與ΔE-E檢測方法是相同的。根據硅片1后端電子學系統(tǒng)輸出的電信號可以區(qū)分電子和質子。

所述碲鋅鎘晶體閃爍體2的厚度根據預探測高能射線的能量范圍設計，使得預探測能量范圍內的高能射線能沉積在碲鋅鎘晶體閃爍體2中。由于三種信號的能量范圍不同，因此根據碲鋅鎘晶體閃爍體2后端電子學系統(tǒng)輸出的電信號可以區(qū)分三種空間高能射線。

圖1所示出的圓柱形硅片半導體的厚度為300μm，直徑為1cm，圓柱形碲鋅鎘晶體閃爍體的厚度為3cm，直徑為2cm。X射線、電子和質子的入射方向為自上而下垂直入射到硅片。本發(fā)明針對空間粒子進行探測，為了擴大接收角，需要在探測器探測面上設置喇叭形的入射口，為了提高探測效率，硅片和閃爍體采用了與入射口連接處相同形狀的圓形。

這種設計效果通過Geant4模擬軟件得到，X射線的能量探測范圍為0.01MeV～0.4MeV，電子的能量探測范圍為1MeV～10MeV，質子的能量探測范圍為10MeV～110MeV。該能段X射線在硅片中的能量沉積接近于0，能量全部沉積到碲鋅鎘晶體中；該能段電子在硅片中的能量沉積為0.1MeV，剩余能量全部沉積在碲鋅鎘晶體中；該能段質子在硅片中的能量沉積不大于0.6MeV，剩余能量全部沉積在碲鋅鎘晶體中。通過硅片和碲鋅鎘晶體閃爍體中的能量沉積關系可以分辨出不同的射線種類。

綜上所述，以上僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護范圍。凡在本發(fā)明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。