[发明专利]一种正负电子磁谱仪

权利要求书

1.一种正负电子磁谱仪，其特征在于：包括一体化正负电子磁谱仪探头、偏置电压发生单元、信号读出单元和数据处理单元；

所述一体化正负电子磁谱仪探头用于同时探测入射的特定能量范围的正电子和电子的能量和通量；所述一体化正负电子磁谱仪探头包括一体化探头框架、入射准直器、匀强磁场装置、硅半导体探测器、闪烁体探测器及光电管；所述匀强磁场装置设置在所述一体化探头框架内，用于提供匀强磁场；所述入射准直器垂直于所述匀强磁场放置，用于使预设能量范围的正负电子以接近准直的方向入射所述匀强磁场；所述硅半导体探测器设置在所述匀强磁场，位于所述入射准直器两侧，用于同时测量从所述入射准直器入射并被匀强磁场偏转的正负电子的能量和通量；所述闪烁体探测器和所述光电管构成一体化闪烁探测器系统，所述一体化闪烁探测器系统放置在所述硅半导体探测器外侧和所述一体化探头框架中间，用于消除其他未从所述入射准直器入射的高能粒子对被测正负电子的通量计数污染；

所述偏置电压发生单元与所述一体化正负电子磁谱仪探头相连，用于生成偏置电压并提供至所述一体化正负电子磁谱仪探头；

所述信号读出单元与所述一体化正负电子磁谱仪探头相连，用于读取所述一体化正负电子磁谱仪探头探测的信号；

所述数据处理单元与所述偏置电压发生单元和所述信号读出单元相连，用于控制所述信号读出单元和所述偏置电压发生单元；以及接收来自上位机的指令并根据所述指令完成对应操作，并将采集的数据发送至所述上位机。

2.根据权利要求1所述的正负电子磁谱仪，其特征在于：所述硅半导体探测器采用线阵列探测器单元，在不同位置的探测器单元同时测量被磁场偏转的不同能量范围的正负电子。

3.根据权利要求2所述的正负电子磁谱仪，其特征在于：所述线阵列探测器单元采用三单元线阵列探测器，用于实现三个不同能量范围的正负电子的能量和通量测量。

4.根据权利要求2所述的正负电子磁谱仪，其特征在于：所述匀强磁场装置中的磁体采用钕铁硼永磁体。

5.根据权利要求1所述的正负电子磁谱仪，其特征在于：所述偏置电压发生单元包括硅半导体探测器用偏置电压发生电路和光电管用偏置电压发生电路；所述硅半导体探测器用偏置电压发生电路为所述硅半导体探测器提供正常工作需要的偏置电压，所述光电管用偏置电压发生电路为所述光电管提供正常工作需要的偏置电压。

6.根据权利要求5所述的正负电子磁谱仪，其特征在于：所述硅半导体探测器用偏置电压发生电路包括罗耶振荡器、变换器、电压倍增器、分压电路和电流限制器；输入电源依次经由所述罗耶振荡器、所述变换器和所述电压倍增器后输出硅半导体探测器偏置电压，所述硅半导体探测器偏置电压依次经由所述分压电路和所述电流限制器反馈至所述罗耶振荡器；所述光电管用偏置电压发生电路包括BOOST变换器和次级线性稳压器，所述输入电源依次经由所述BOOST变换器和次级线性稳压器后输出光电管偏置电压。

7.根据权利要求1所述的正负电子磁谱仪，其特征在于：所述信号读出单元包括传感器读取电路、放大电路和AD转换电路；所述传感器读取电路用于读取所述一体化正负电子磁谱仪探头中的信号；所述放大电路用于对所述一体化正负电子磁谱仪探头中的信号进行放大；所述AD转换电路用于将放大后的信号转换为数字信号，以获取所述一体化正负电子磁谱仪探头采集的信号。

8.根据权利要求1所述的正负电子磁谱仪，其特征在于：所述数据处理单元采用FPGA，采用CAN总线接收来自所述上位机的指令，并采用以太网总线将采集的数据发送至所述上位机。

9.根据权利要求1所述的正负电子磁谱仪，其特征在于：所述数据处理单元通过连接器与所述偏置电压发生单元和所述信号读出单元相连，实现对偏置电压的程控开启和关闭。