[发明专利]一种星载脉冲星X射线能谱仪

说明书

技术领域

本发明涉及空间脉冲星探测领域，特别涉及一种星载脉冲星X射线能谱仪。

背景技术

X射线脉冲星被誉为自然界最稳定的天文时钟，应用X射线脉冲星可以实现航天器时间和位置的高精度测量。基于X射线脉冲星导航是一种新的天文导航方法，而脉冲星X射线探测器是脉冲星导航的核心组成部分。由于大气层的阻挡作用，来自脉冲星的X射线不可能抵达地面，所以脉冲星的X射线探测多是在卫星上开展。

目前星载的脉冲星X射线探测器由两部分组成：收集X射线的光学部件和光电转换部件。收集X射线的光学部分可采用X射线望远镜或者准直器，由于脉冲星的X射线辐射强度非常微弱，光收集面积要求做到1平方米级别，造价昂贵，体积巨大，所以用于脉冲星导航的X射线探测器更倾向于采用准直器的方式。但这种方式只能达到限制视场角的作用，由于无聚焦功能，与准直器匹配的探测器要么采用体积巨大的气体探测器或者专门研发大面阵的半导体探测器，不利于在卫星上的使用。

发明内容

本发明的目的在于克服现有设备体积巨大、造价昂贵的缺陷，从而提供一种适合在卫星上使用体积小、造价低的星载脉冲星X射线能谱仪。

为了实现上述目的，本发明提供了一种星载脉冲星X射线能谱仪，包括：组合式X射线毛细管光学透镜2和X射线能量探测器4；其中，

所述的组合式X射线毛细管光学透镜2用于将平行入射或近平行入射的X射线汇聚到透镜焦点上，该透镜由多个毛细管光学透镜组合而成；所述X射线能量探测器4用于将X射线光信号转变为电信号，该X射线能量探测器4安装在所述组合式X射线毛细管光学透镜2的焦点处，且使所述X射线能量探测器4的表面垂直于组合式X射线毛细管光学透镜2的光轴5。

上述技术方案中，所述组合式X射线毛细管光学透镜2的收集面积直径在1mm-20mm之间。

上述技术方案中，所述组合式X射线毛细管光学透镜2中的毛细管光学透镜的直径在微米级别。

上述技术方案中，所述的X射线能量探测器4采用硅漂移探测器或电耦合器件实现。

本发明的优点在于：

1．本发明的星载脉冲星X射线能谱仪采用组合式X射线毛细管光学透镜，可以实现超大的X射线光收集面积，同时焦距较小，便于仪器小型化。

2．本发明的组合式X射线毛细管光学透镜对X射线的传输效率高，焦斑尺寸小，可以选用小敏感面积的探测器，有利于较低能量的X射线光子探测和更快的时间响应。

3．本发明结构简单，体积小，重量轻，既可以做X射线强度测量也可以做能谱测量。

4.由于X射线毛细管光学透镜的传输特性，可以有效抑制空间中粒子辐射的干扰，以及视场外X射线的干扰。

附图说明

图1是本发明的星载脉冲星X射线能谱仪的结构示意图。

图面说明

1   入射的X射线        2   组合式X射线毛细管光学透镜

3   聚焦后的X射线      4   X射线能量探测器

5   光轴

具体实施方式

现结合附图对本发明作进一步的描述。

图1为本发明的星载脉冲星X射线能谱仪的结构示意图，该能谱仪包括：组合式X射线毛细管光学透镜2和X射线能量探测器4；其中，所述的组合式X射线毛细管光学透镜2用于将平行入射或近平行入射的X射线汇聚到透镜焦点上，该透镜由多个毛细管光学透镜组合而成；所述X射线能量探测器4用于将X射线光信号转变为电信号，该X射线能量探测器4安装在所述组合式X射线毛细管光学透镜2的焦点处，且应当使所述X射线能量探测器4的表面垂直于组合式X射线毛细管光学透镜2的光轴5。

组合式X射线毛细管光学透镜2中的毛细管光学透镜的直径在微米级别；所述组合式X射线毛细管光学透镜2的收集面积直径在1mm-20mm之间。

所述的X射线能量探测器4采用硅漂移探测器（SDD）或电耦合器件（CCD）实现。

本发明的工作过程为：来自脉冲星的微弱X射线1平行入射到组合式X射线毛细管光学透镜2的各个毛细管的前端面，经组合式X射线毛细管光学透镜2聚焦，聚焦X射线3入射到组合式X射线毛细管光学透镜2焦点上，在焦点位置放置X射线能量探测器4将X射线光信号转变为电信号，经进一步处理，能够探测X射线的能量及强度。

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。