[发明专利]集成化空间远紫外辐射探测器及其量子效率测试系统

说明书

本申请提供集成化空间远紫外辐射探测器及其量子效率测试系统，包括本体及信号采集电路，本体包括屏蔽壳及固定在屏蔽壳内的微通道板组件；微通道板组件包括三层结构层，分别为依次设置的光学窗层、双极联微通道层及微通道板阳极层；光学窗层的底面镀制光阴极，光学窗层采用BaF₂晶体材料；三层结构层之间连接有环形绝缘套管；双极联微通道层的一侧分别设延伸至屏蔽壳外侧的输入端及输出端；微通道板阳极层中部设有延伸至屏蔽壳外侧的微通道板阳极，微通道板阳极与信号采集电路连接。本申请的有益效果是：在远紫外探测波段光学窗层材料的选择可以更好地抑制130nm以下的杂散光，在光学窗层的底面镀制光阴极可提高光子利用率降低能量损耗。

技术领域

本公开涉及远紫外信号测量技术领域，具体涉及集成化空间远紫外辐射探测器及其量子效率测试系统。

背景技术

当无线电信号在地球电离层传播时，受地球电离层影响，传播路径和传播速度会发生改变，从而减弱无线电信号传播效果。而电离层对无线电信号的影响主要来自于地球电离层的电子总含量，表现在电离层折射效应引起的延迟带来的误差。电离层对于卫星通讯、GPS导航等方面有着重要影响。

国外IMAGE、TIMED以及COSMIC等卫星实验，证实了电离层中的O⁺与电子的复合过程产生的135.6nm夜气辉与电离层电子浓度有关，因此135.6nm夜气辉光探测有助于研究夜间电离层结构变化，进而对电离层卫星通讯、GPS导航等方面的影响进行预判，减少损失。

由于高层大气实时变化很快，辐射波段信号微弱且完全被低大气吸收，且除了135.6nm波段，还存在130.4nm、120.6nm的远紫外辐射，以及200nm以上的散射光，所以集成化空间远紫外辐射探测器设计的目标是可探测抑制130.4nm及以下的短波辐射和200nm以上的长波辐射，并在其余远紫外波段获得高灵敏度的稳定信号。

微通道板(microchannel plate，简称MCP)是一种大面阵的通道电子倍增器，由大量空芯通道组成，电子由MCP输入端进入后通道内进行二次电子倍增，经过双极联输出电子增益数量可达10⁶倍，而且MCP表面或者光窗上可以镀光阴极层，根据材料不同可以对特定波段的光响应完成光电转换，由于MCP有电子倍增功能，在探测弱光信号的时候有一定的优势已在天体探测等领域得到广泛地应用，该探测器具有分辨率好、增益高、噪声低等许多优点，配合远紫外波段的光电阴极即可成为集成化空间远紫外辐射探测器。在电离层探测任务中还需要在地面测试中获得探测器准确的光谱量子效率，同时解决弱信号传输易被干扰的问题。

发明内容

本申请的目的是针对以上问题，提供集成化空间远紫外辐射探测器及量子效率测试系统。

第一方面，本申请提供集成化空间远紫外辐射探测器，包括本体及信号采集电路，所述本体包括屏蔽壳以及固定在所述屏蔽壳内的微通道板组件；所述微通道板组件包括三层结构层，分别为依次设置的光学窗层、双极联微通道层及微通道板阳极层；所述光学窗层靠近所述双极联微通道层一侧的表面镀制光阴极，所述光学窗层采用BaF₂晶体材料；所述双极联微通道层包括两片叠加的微通道板；三层结构层之间连接有环形绝缘套管；所述双极联微通道层的一侧对应两片所述微通道板分别设置穿过所述绝缘套管延伸至屏蔽壳外侧的输入端及输出端，所述输入端及输出端均采用金属电极；所述光阴极对应输入端的一侧设置穿过所述绝缘套管并延伸至屏蔽壳外侧，伸出至屏蔽壳外侧的光阴极设有金属电极；所述微通道板阳极层远离双极联微通道层的一侧中部设有延伸至屏蔽壳外侧的接线端子，所述微通道板阳极与所述信号采集电路连接。

根据本申请实施例提供的技术方案，所述信号采集电路包括依次电连接的电荷灵敏前放模块、线性驱动模块、鉴别器及PXI示波器，所述电荷灵敏前放模块与所述微通道板阳极电连接；电荷灵敏前放模块采集微通道板阳极的信号，通过线性驱动模块放大信号和鉴别器判断后将其转换成脉冲信号，并被PXI示波器实时采集存储。