[发明专利]一种用于探测器的中低能电子束标定装置及其标定方法

说明书

本发明涉及一种用于探测器的中低能电子束标定装置及其标定方法，该装置包括：β放射源、二极磁铁、狭缝组件、真空系统和待标定探测器；真空系统包括真空弯管、真空靶室以及真空泵，真空泵与真空靶室相连；β放射源固定设置于一连杆的端面上，连杆由步进电机控制，使得β放射源与二极磁铁的入射口间距可调；二极磁铁设置在真空弯管的弯折处；狭缝组件设置在二极磁铁的出射口，待标定探测器置于真空靶室内，紧靠狭缝组件之后。利用β放射源产生中低能电子，通过设置二极磁铁磁场强度以及狭缝宽度，对电子的能量及动量分散度进行选择，得到满足要求的准单能电子束用于探测器标定。本发明可以广泛应用于中低能电子束标定领域。

技术领域

本发明涉及空间探测器的标定装置，特别是涉及一种用于探测器的中低能电子束标定装置及其标定方法。

背景技术

随着科学技术的发展，人类加快了探索太空的步伐，主要方式有发射探测卫星和载人探索两种。由于太空中到处存在着各种辐射粒子，而这些辐射粒子主要是来自太阳以及银河系的带电粒子，如电子、质子以及各种重离子，这些带电粒子对人体、材料和元器件都有破坏作用，影响空间飞行安全。因此，研究空间辐射环境是进行空间探测的一项重要内容,对于宇航员的保护以及航天器的设计均有重要价值。

在所有辐射粒子之中，电子的数目非常多，仅次于质子。为了精确测量空间电子的能谱及分布，需要对探测器进行地面标定，然而目前能够用于探测器电子标定的装置非常少，且都存在一些不足之处。根据电子产生的来源不同，通常可用于探测器标定的主要有β放射源和电子加速器两种。下面对这两种电子源进行介绍：

β放射源一般可以产生2MeV以下的电子,由于它小巧轻便，获得电子的过程非常容易，是地面实验室开展中低能电子标定最便捷、最经济的一种方式。但也存在明显的缺点：首先，β放射源产生电子的过程主要是β衰变，由于β衰变是三体过程，中间伴随有中微子的产生，因此β放射源产生的电子能量是连续的，无法确定入射电子的能量，不适合用于探测器的能量标定。即使对于某些特定的β放射源(如²⁰⁷Bi)，还可以通过内转换的方式产生单能电子，但一方面，只能获得寥寥几种单能电子，另一方面，这几种能量的单能电子还是叠加在β衰变的连续能谱之上的，较难区分。其次，β衰变过程中，通常还伴随放出X射线与γ射线，这些射线也会与探测器发生相互作用，影响标定的准确性。

电子加速器可以产生的电子能量范围非常广，原则上可以覆盖全部标定试验的要求，其主要缺点是现有电子加速器提供的电子束流强度远高于标定探测器所需要的电子通量。曹树春等人发明的《一种探测器的高能准单能电子束地面标定系统》(专利申请号：CN201910191773.5)解决了这一问题，可以提供能量可调、通量可控的高能准单能电子束流。但该方法的主要问题在于电子加速器标定装置的造价非常昂贵，使用较为复杂，需要专业技术团队的运行与维护，不易于推广。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种用于探测器的中低能电子束标定装置及其标定方法，该标定装置能量可调、操作简单、成本低廉，能够产生准单能电子束，可以用于探测器的电子标定。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

本发明的第一个方面，是提供一种用于探测器的中低能电子束标定装置，其包括：β放射源、二极磁铁、狭缝组件、真空系统和待标定探测器；所述真空系统包括真空弯管、真空靶室以及真空泵，所述真空泵与所述真空靶室相连，用于保证所述真空弯管和真空靶室处于真空状态；所述β放射源固定设置于一连杆的端面上，并通过所述连杆设置在所述真空弯管内，所述连杆另一端由步进电机控制，使得所述β放射源在所述步进电机控制下能够靠近或远离所述二极磁铁的入射口；所述二极磁铁设置在所述真空弯管的弯折处，并通过底座支撑和固定；所述狭缝组件设置在所述真空靶室内部，并位于所述二极磁铁的出射口；所述待标定探测器置于所述真空靶室内，紧靠所述狭缝组件之后。

进一步的，所述β放射源采用电子能量在2MeV以内的β^-放射源；所述二极磁铁采用双聚焦二极磁铁。