[发明专利]一种脉冲星导航X射线计时探测器

说明书

技术领域

本发明涉及航天探测领域，特别涉及一种脉冲星导航X射线计时探测器。

背景技术

X射线脉冲星是一类X射线源天体，其位置坐标犹如恒星星表，另外X射线脉冲星自转周期又极为稳定，所以，理论上脉冲星可提供绝好的空间参考基准和时间基准，为航天器提供天然的导航信标。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射线计时探测器是X射线脉冲星导航的核心组成部分。

由于脉冲星的X射线辐射强度非常微弱，发展大有效面积的探测仪器是脉冲星导航的客观需求。目前在轨运行的X射线脉冲星计时探测器基本上都是采用准直型气体探测器来实现大面积的探测需求。准直型气体探测器填充因子小，探测效率高，相对比较容易实现大面积，但是其弊端也非常明显，表现在背景干扰大，能量分辨差，漏气风险大，在轨可靠性低，而且寿命短。所以发展大面积、高灵敏、轻量化、小型化、高可靠的脉冲星X射线计时探测器是开展脉冲星导航应用的关键技术。

发明内容

本发明的目的在于现有技术中的X射线脉冲星计时探测器所存在的背景干扰大、能量分辨差、漏气风险大、在轨可靠性低、寿命短等缺陷，从而提供一种高灵敏、高可靠的脉冲星X射线计时探测器。

为了实现上述目的，本发明提供了一种脉冲星导航X射线计时探测器，包括：嵌套锥壳反射镜1、磁偏转器2和X射线探测器3；其中，所述嵌套锥壳反射镜1将来自脉冲星平行入射或近平行入射的X射线汇聚到嵌套锥壳反射镜1的锥形顶点位置附近；所述磁偏转器2安装在所述X射线探测器3的正前端，将可能入射到X射线探测器3的带电粒子偏离所述X射线探测器3；所述X射线探测器3安装在所述嵌套锥壳反射镜1的锥形顶点位置附近，用于将X射线光信号转变为电信号，并将该电信号加上时间标记。

上述技术方案中，所述嵌套锥壳反射镜1包括多个同轴装配且层层嵌套的锥壳反射镜，嵌套层数在几层至几十层之间，各个锥壳反射镜的圆锥顶点重合。

上述技术方案中，每一锥壳反射镜包括一入光口与一出光口，所述入光口半径大于出光口半径，其剖面为一等腰梯形。

上述技术方案中，所述锥壳反射镜的内表面为用于X射线的反射面。

上述技术方案中，所述锥壳反射镜的内表面上镀有高原子序数的金属膜。

上述技术方案中，所述嵌套锥壳反射镜1中的各个锥壳反射镜采用轻质平板玻璃热塑成形得到。

上述技术方案中，所述嵌套锥壳反射镜1中的各个锥壳反射镜的壁厚小于1mm，内表面粗糙度优于1nm。

上述技术方案中，所述磁偏转器2采用中空柱形永磁体结构。

上述技术方案中，所述的X射线能量探测器3采用硅漂移探测器、雪崩光电二极管或者其它硅探测器实现。

本发明的优点在于：

1.本发明的脉冲星导航X射线计时探测器采用嵌套锥壳反射镜，可以实现超大的X射线光收集面积，同时锥壳反射镜具有聚焦效果，聚焦后X射线焦斑尺寸小，可以选用小敏感面积的探测器，有利于探测较低能量的X射线光子和更快的时间标记。

2.本发明的锥壳反射镜采用商业化的轻质、超薄、超光滑平板玻璃，通过热塑成形工艺形成锥壳反射镜面，具有研制周期短、重量轻、成本低等优点。

3.本发明的脉冲星导航X射线计时探测器采用全反射的光聚焦方式，再配合磁偏转器，可以有效抑制空间中带电粒子的干扰，增强探测器的灵敏度。

附图说明

图1是本发明的脉冲星导航X射线计时探测器的结构示意图。

图面说明

1  嵌套锥壳反射镜        2磁偏转器

3  X射线探测器

具体实施方式

现结合附图对本发明作进一步的描述。

参考图1，本发明的脉冲星导航X射线计时探测器包括：嵌套锥壳反射镜1、磁偏转器2和X射线探测器3；其中，所述嵌套锥壳反射镜1将来自脉冲星平行入射或近平行入射的X射线汇聚到嵌套锥壳反射镜1的锥形顶点位置附近；所述磁偏转器2安装在所述X射线探测器3的正前端，将可能入射到X射线探测器3的带电粒子偏离X射线探测器3，避免对X射线探测造成干扰；X射线探测器3安装在嵌套锥壳反射镜1的锥形顶点位置附近，用于将X射线光信号转变为电信号，并将该电信号加上时间标记。

下面对脉冲星导航X射线计时探测器中的各个部件做进一步的说明。