CN103954988B - 一种空间粒子探测器及其数据采集处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种空间粒子探测器及其数据采集处理方法。本发明的空间粒子探测器包括一具有入射窗口的半封闭结构；所述半封闭结构内沿入射窗口向内依次设有部分能量探测单元SD1、能量探测单元SD2和反符合探测单元SD3；所述部分能量探测单元SD1、能量探测单元SD2和反符合探测单元SD3平行排列且中心位于同一轴线上；所述部分能量探测单元SD1、能量探测单元SD2和反符合探测单元SD3的信号输出端与一数据处理单元连接；所述数据处理单元用于根据输入信号判断粒子种类及能量范围。发明适用于空间粒子探测、功耗低；可探测带电粒子和不带电粒子，并区分不同粒子并判断其入射能量范围；探测器数据实时处理，实时下传。

Description

一种空间粒子探测器及其数据采集处理方法

技术领域

本发明涉及一种空间粒子探测器及其数据采集处理方法，属于空间粒子探测技术领域。

背景技术

空间粒子探测器是位于实践十号卫星返回舱内，生物培养皿附近的小型、低功耗、多粒子辐射探测设备。它对空间辐射环境中的占主要成分的质子、α粒子、电子和γ射线的各能段的通量进行统计，从而得到小鼠细胞和果蝇细胞在空间环境中经历的辐射场，对细胞的接受辐射剂量值进行评估。空间粒子探测算法完成对探测器信号数字化的信号进行实时处理，分辨粒子和粒子能量范围，并对其进行统计。

空间辐射探测器主要是为了未来载人空间探测做准备。由于没有地球大气层的保护，宇航员在太空中遭受到的辐射远高于地球表面。空间粒子会对人体造成多种损伤，最为突出的是对遗传物质DNA（基因组）的破坏及由此引起组织、器官和系统的病理状态，包括神经系统、免疫系统和胃肠道系统的损伤和功能丧失，长期效应包括癌症的发生。

而目前，空间粒子辐射的生物学效应研究中最受关注的是高能重离子的生物损伤效应，原因如下：地球大气对空间粒子有很好的屏蔽效应，地面很少出现高能重离子，过去100多年来很少研究其特征和效应（包括生物学效应）；高能重离子可造成集簇DNA损伤，极难修复，因此其生物学效应会比别的射线种类强，其生物剂量效应需要新的评估。考虑到空间辐射中不带电粒子对生物组织也有着一定的影响，因此除了之前广为关注的电子，还应对质子、α粒子和γ射线进行探测。

当前探测粒子常用的探测器有气体探测器、半导体探测器和闪烁体探测器。气体探测器体积较大，一般不应用于航空；闪烁体探测器也常用于粒子探测，其探测器后端需要连接光电倍增管等光收集器件，应用于航天项目常常占用一定空间，往往在高能粒子探测时使用；半导体探测器由于其种类多，体积小，重量轻，探测性能好，是探测器主流类型。半导体探测器材料主要包括硅、锗及化合物（如碲锌镉），结构包括硅锂漂移型、金硅面垒型、高纯锗型、P-I-N型等探测器。

目前空间粒子探测的方案主要包括：

一、吕兑财等的文章“实践八号育种卫星搭载植物种子的空间辐射剂量分析”，核农学报2008,22(1):5～8。实践八号卫星通过核径迹探测装置获取粒子信息。采用的是热释光的方法获取粒子信息。测量装置由覆盖层、CR-39片和LiF片、植物种子及有机玻璃四层叠放组成。对卫星返回后回收的CR-39片，先经化学处理，再对处理过的CR-39片通过“照相定位法”，即将CR-39片与其相对应的彩色影像胶片对位观察来实现径迹与植物种子之间的定位，确定植物种子被空间重离子的击中情况。该方案主要缺点是非实时，卫星在轨飞行过程中可能对种子造成辐射影响的粒子信息，只有在返回地面后才能获取；获取的信息是整个在轨阶段时间内积分的数据。

二、专利申请“用于辐射探测的阵列固体探测器”，公开号：CN101604023。其公开了一种用于辐射探测的阵列固体探测器，包括：检测沿预定方向辐射的射线的多个传感器，所述传感器具有射线入射的端面，和多个第一板，所述多个第一板大体平行设置，形成至少一行空间，所述多个传感器排列在所述空间中，其中所述多个第一板由金属形成。用这种结构形式可以构建任意多列的阵列固体探测器，由此，能够在不牺牲扫描图像的空间分辨率和反差灵敏度的情况下提高大型物体辐射检测速度。其主要缺点为成本高，占用资源多（体积，功耗），不适宜用于空间探测。

三、沙建军等的文章“空间带电粒子能谱和通量分布探测的研究”核科学与工程2002年l2月第22卷第4期：365～369。其采用金硅面垒探测器、CsI闪烁体和改进的快响应电子学系统，设计了一套空间带电粒子谱探测系统，包括望远镜系统和数据的获取及处理系统。根据该空间粒子探测谱仪系统，提出了可同时或分别探测空间带电粒子能谱和通量的方法。可探测粒子的种类和能量分别如下：质子，能量范围为1～200Mev；d粒子，能量范围为1200MeV/u；氧离子，能量范围为1.7～496MeV/u；铁离子，能量范围为2.5MeV1.0Gev/u。其主要缺点为主要探测带电粒子，未探测电子及不带电粒子——γ射线；而且探测能量下限高，采用闪烁体作为量能器件，体积和重量都比较大。

发明内容

针对现有技术中存在的技术问题，本发明的目的是提供一种空间粒子探测器及其数据采集处理方法。本发明为适用于空间粒子探测的小型、低功耗的可靠的探测器；可探测带电粒子：电子、质子、α粒子和不带电粒子：γ射线，可以区分不同粒子并判断其入射能量范围；探测器数据实时处理，实时下传。

本发明的技术方案为：

一种空间粒子探测器，其特征在于包括一具有入射窗口的半封闭结构；所述半封闭结构内沿入射窗口向内依次设有部分能量探测单元SD1、能量探测单元SD2和反符合探测单元SD3；所述部分能量探测单元SD1、能量探测单元SD2和反符合探测单元SD3平行排列且中心位于同一轴线上；所述部分能量探测单元SD1、能量探测单元SD2和反符合探测单元SD3的信号输出端与一数据处理单元连接；所述数据处理单元用于根据输入信号判断粒子种类及能量范围。

所述部分能量探测单元SD1对不带电粒子的能量沉积小于设定阈值r1且对不同种待测带电粒子的能量沉积分别小于一对应的阈值；所述能量探测单元SD2对低能带电粒子的能量沉积占低能带电粒子全部能量的比例大于设定阈值H，以及对不带电粒子进行能量沉积；所述反符合探测单元SD3测量带电粒子和不带电粒子的剩余能量。

所述数据处理单元中设置一粒子甄别逻辑判选表，所述粒子甄别逻辑判选表包括多个能道，每一能道设置一能量阈值以及一符合反符合逻辑运算式；所述数据处理单元根据粒子甄别逻辑判选表判断输入信号对应的粒子种类及能量范围。

所述设定阈值r1小于20kev；设定阈值H大于90%；所述能量探测单元SD2包括平行排列且中心位于同一轴线上的多个探测器。

所述部分能量探测单元SD1为50微米～200微米的Si探测器、Si-PIN探测器或金硅面垒探测器；所述能量探测单元SD2为3～15毫米厚度的CZT探测器、Si探测器、Si-PIN探测器、金硅面垒探测器或闪烁体探测器；所述符合探测单元SD3为3～15毫米厚度的CZT探测器、Si探测器、Si-PIN探测器、金硅面垒探测器或闪烁体探测器。

所述半封闭结构内部设有一前放成形放大电路板；所述数据处理单元包括峰值保持电路、模数转换电路和FPGA模块；所述部分能量探测单元SD1、能量探测单元SD2和反符合探测单元SD3的信号输出端经所述前放成形放大电路板依次与所述峰值保持电路、模数转换电路和FPGA模块连接；其中，所述前放成形放大电路板用于对输入信号进行并行成形放大，所述FPGA模块用于控制所述峰值保持电路的输出信号串行输入所述模数转换电路。

所述入射窗口处设置一滤光窗，其中心位于所述轴线上。

一种空间粒子探测器的数据采集处理方法，其步骤为：

1）部分能量探测单元SD1、能量探测单元SD2和反符合探测单元SD3将当前输入粒子产生的沉积能量转换为电流信号输入到对应的前放成形放大电路板进行并行放大后，分别输入三个前置放大器进行峰值保持；

2）数据处理单元控制三个前置放大器将峰值保持的三路信号串行输入到模数转换电路，转换为数字信号；

3）数据处理单元根据粒子甄别逻辑判选表判断输入信号对应的粒子种类及能量范围，然后进行下一粒子的检测；

4）数据处理单元定期将记录的数据打包下传。

所述数据处理单元内设置一粒子甄别逻辑判选表；所述粒子甄别逻辑判选表包括多个能道，每一能道设置一能量阈值以及一符合反符合逻辑运算式；所述数据处理单元根据粒子甄别逻辑判选表判断输入信号对应的粒子种类及能量范围；其中，所述部分能量探测单元SD1对不带电粒子的能量沉积小于设定阈值r1且对不同种待测带电粒子的能量沉积分别小于一对应的阈值；所述能量探测单元SD2对低能带电粒子的能量沉积占低能带电粒子全部能量的比例大于设定阈值H，以及对不带电粒子进行能量沉积；所述反符合探测单元SD3测量带电粒子和不带电粒子的剩余能量。

所述部分能量探测单元SD1、能量探测单元SD2和反符合探测单元SD3对单个粒子的处理时间均小于33微秒。

辐射探测器是对空间辐射中占主要成分的粒子的通量进行测量，得到生物细胞在空间经历的辐射环境，为生物辐射效应定量分析提供数据。实践十号卫星处于600km以下环地轨道，处于近地轨道，在该轨道中的粒子主要包括不带电粒子：γ射线，带电粒子：电子、质子和α粒子，粒子的最大通量为每秒10⁴个。为了给生物实验提供更为准确的辐射环境数据，设备需要满足不同种类粒子的测量，探测粒子种类多，并且可以实时处理至少每秒10⁴个粒子入射。

带电粒子与不带电粒子与生物组织发生反应的LET(线性传输能量：单位距离粒子损失能量)不同，对不同能量段需要探测的精度也不同。在所述辐射探测器探测范围内，电子与生物组织发生反应的LET随着电子能量的增加先降低后达到稳定值，然后又缓慢增加；γ射线与生物组织发生反应的能损基本不随入射能量多少而变化；质子和α粒子都是随着粒子的能量增加与生物组织反应的LET减少，但LET值都较大。故电子应该分段测量，对低能量端测量应尽量准确，测量能域低；γ射线不需要区分入射能量；质子和α粒子需要测量较高入射能量；总的来说，探测器不止粒子探测的种类多，测量能域低，测量范围大。

由于辐射探测器安装于返回舱内部，体积和重量都受到限制，我们采用多个小探测器同心排列方式来进行粒子探测和分辨。考虑到气体和闪烁体探测器，体积和后续结构受到一定的限制，故选择半导体探测器，降低所需要的资源。

分析不同粒子与探测器发生的反应为：

γ射线穿过探测器时，与探测器发生的反应为光电效应，康普顿效应及电子对效应，其沉积能量与探测器成分的原子序数及探测器的厚度有关，相对于带电粒子，其沉积能量较少。

电子为带一个负电荷的轻质量物质，通过探测器时，主要与探测器物质发生的效应为非弹性散射(在运动径迹上产生电子-空穴对)、电离激发（将内层电子激发产生荧光线）、弹性散射（在库仑场作用下改变方向，不辐射能量）、吸收（电子能量耗尽时，未穿出探测器，被其原子俘获，形成束缚电子）、韧致辐射（在库仑场中加速，产生电磁波），通常电子在探测器中沉积能量大于γ射线而小于重离子。

质子和α粒子分别为带有一个和两个单位正电荷的重粒子，其与探测器物质发生的作用主要电离作用，散射及核反应等效应。其沉积能量与其带电量及质量数相关。

经过模拟，我们需要3个半导体探测器，为SD1、SD2、SD3。SD1测量带电粒子在该探测器中的部分能量沉积dE，SD2测量带电粒子的几乎全部的能量沉积E。SD3实现对SD1和SD2的数据进行反符合。通过理论分析(Beth公式)可知，dE×E与带电粒子的质量M、电荷Z相关，质子和电子、α粒子电荷质量不同，可以进行粒子甄别。而不带电粒子在SD1基本不沉积能量，主要能量都沉积在后面2层探测器。所以通过3层探测器的能量输出来甄别粒子，进一步得到各带电粒子的能谱，从而得到返回舱内部，空间辐射各种粒子的通量，为生物实验装置提供辐照环境的可靠的监测数据。探测器探测的能量范围如图1所示。

与现有技术相比，本发明的积极效果为：

利用带电粒子和不带电粒子与探测器发生反应不同，其沉积能量的不同，探测器收集到的能量也不一样。对于带电粒子，SD1测量带电粒子在该探测器中的部分能量沉积dE，SD2测量能量沉积比例大于90%的相对低能带电粒子（阻止在SD2中），以及不带电粒子；SD3测量在SD2中沉积能量比例小于90%的相对高能带电粒子（穿透SD2），以及不带电粒子。

由于SD1为很薄的硅探测器，微米量级且原子序数小，不带电粒子基本直接穿透SD1，没有能量沉积，故通过SD1可以判断带电粒子与不带电粒子，同时低能带电粒子在SD1上沉积能量小，可以通过在SD2上沉积能量进行粒子鉴别和能段判断，测量能域低；通过SD2和SD3上的沉积能量与入射能量存在正比关系，可以通过SD2上的阈值能段判断粒子能量范围，对于截止在SD2中的粒子和穿透SD2的粒子，可以通过SD3判断；SD3可以对粒子高低能进行修正，扩展了探测器系统的测试能量。

dE×E与带电粒子的质量M、电荷Z相关，所以通过判别dE×E的值可以甄别带电粒子。而对于γ射线，基本上发生光电效应，康普顿效应及电子对。由于我们选择的第一层探测器（SD1）较薄，γ射线基本只在后两层探测器沉积能量，故如果SD2、SD3上出现沉积能量而SD1没有沉积能量，可以判断入射粒子为γ射线，从而区分开带电粒子和不带电粒子。

通过对探测器输出的信号的幅度实时采集，并处理数字化后，输送到FPGA。由FPGA对数据根据算法进行判断区分，这次入射粒子是否为我们所需要的种类及能量范围，如是我们的目标粒子，则相应的能量范围的粒子数加一，表明有该能量范围的粒子入射进入探测器。当FPGA对保存好这次的数据后，控制沉积能量采集系统释放信号，系统可以接收下一次探测器发送的信号。

对入射探测器的不同粒子不同能量范围形成了能道，能道的计数为科学数据。记录入射粒子信息的科学数据通过FPGA定时下传。

采用了半导体探测器，探测器信号输出电路使用集成好的通用前放电路芯片，信号进入采样后在FPGA内部完成粒子的鉴别，减少了后续电路面积，并且功耗较低。每层探测器的有效面积为1cm²，探测器整体外包络体积为40*40*100mm，所占用体积小。

附图说明

图1为粒子探测范围；

图2为带电粒子探测器(4*4*10cm³，不含接插件)；

图3为入射粒子为α粒子，在不同探测器沉积能量示意图；

图4为系统连接框图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行进一步详细描述，本发明的辐射探测器可设计成三层的望远镜结构（探测器依次同心排为一排），SD1与SD2距离较近，SD3与SD2距离较远。如图2所示。整个粒子探测器由三层探测器构成，分别为：第一层部分能量探测器dE，为比较薄的Si探测器，比如50微米～200微米的Si、Si-PIN、金硅面垒探测器；第二层能量探测器E，使用较厚的CZT探测器（CZT CdZnTe碲锌镉晶体）测量带电粒子的近似全部能量E，也可以使用3～15毫米厚度的CZT、Si、Si-PIN、金硅面垒探测器或者厘米量级的闪烁体探测器（如CsI）；第三层反符合探测器，使用较厚的探测器用来做前两层探测器能量的反符合，用于区分能量高到可以穿透前2层探测器的粒子，使用的探测器为3～15毫米厚度的CZT、Si、Si-PIN、金硅面垒或者厘米量级的闪烁体探测器（如CsI）。

探测器有效面积为1cm²，形状为正方形，三层探测器中心在一条线上；后面的探测器可以比前面的探测器面积或者形状大。粒子探测器前放置一滤光的窗，材料可以选择聚酰亚胺或者铝膜，厚度为25～50微米，用于滤掉不感兴趣的光线，避免可见光对探测器结果造成影响。探测器加支撑结构后40*40*60mm，为了提高信号质量，望远镜结构后端增加前放成形放大电路板（FEE前部电子学板FEE front-end electrionic)。前放成形放大电路板距离探测器不需要确定距离，考虑到电路板上器件的高度和信号输出插座的引出方便，在第三层探测器后预留37.7mm距离安装电路板。这样，整体粒子探测器大小为40*40*100mm，方便安装到生物培养皿附近。

根据探测器模型进行粒子入射蒙特卡洛模拟，可以得到不同粒子在不同探测器沉积的能量，根据调整探测器参数（厚度，材料等），不同粒子在3层探测器中沉积的能量不同，γ射线在第一层探测器中基本没有能量沉积，而电子、质子、α在不同的探测器中沉积能量不同，验证了探测器可行性，探测器可进行粒子种类和能量区分，如图3。

辐射探测器电路包括2部分：前放成形放大电路板（FEE前部电子学板，主要包含了电荷灵敏前置放大器、成形放大电路），主要对辐射探测器输出的信号进行初步的处理；初步处理后的探测器信号进入数据采集电子学板（DAQ）。前放成形放大电路板（FEE）与3块探测器放置于同一的盒内，尽量靠近探测器，降低噪声，保证低能域的探测精度。前放成形放大电路板（FEE）通过一根电缆与数据采集电子学板（DAQ）相连。

信号的处理过程为：

1)粒子进入探测器中后，分别在三个探测器中沉积能量，形成电流信号；

2)3个探测器的电流信号并行输出，在前放成形放大电路板（FEE）分别进入3个前置放大器（集成芯片），电流信号被收集并进行初步的成形放大处理，输出3路电压信号；

3)3路电压信号由电缆进入数采板（DAQ），通过峰保芯片进行峰值保持，由多路选择器控制选通3路信号，使其串行的输入ADC转换为数字信号，得到3个数字量，此数字量即为3个探测器沉积的能量值。

4)3个数字量进入FPGA，根据粒子甄别逻辑判选算法判断粒子种类及能量范围。如果结果是所探测的粒子，则把相应能道（能道指粒子不同能量范围的编号）的个数增加1。

通过质子AP-8模型，电子AE-8模型及宇宙射线模型（ISO-15390Standard model），可推测实践10号卫星在轨运行实践内的轨道粒子通量，粒子最大通量为每秒10⁴个粒子，探测器系统需要满足至少该粒子通量下，可以进行正常处理工作。每秒需要处理10⁴个粒子，故单个粒子的处理时间应小于100微秒，3路探测器的每个信号处理时间应小于33us。如果串行进行信号处理和进行粒子判选，可靠性高的芯片组成的电路所花的时间较长，难以满足要求，而速度满足要求的芯片可靠性不高，难以完成空间任务。该探测器系统设计了信号并行处理、串行转换；信号处理与FPGA内部甄别并行执行的方法。当信号转换为数字信号后，FPGA控制峰值保持电路释放能量，则系统可以接收下次粒子进入探测器的事例。故从信号产生到转换成数字信号的时间只要满足少于100us，可以选择高可靠性的快成形电路芯片及高速AD转换芯片。

在信号处理时，数字信号在FPGA内部可以同步进行粒子甄别逻辑判选（逻辑判选算法如下表2），判断入射粒子类型及其能量，将相应能量转存到相应能道并形成数据包，完成粒子甄别及打包的时间<30us。

粒子甄别逻辑判选算法是根据之前对探测器的蒙特卡洛仿真得到的探测器沉积能量，由于不同粒子与探测器发生反应结果的不同，不同粒子不同能量在3个探测器沉积的能量不同，可以由3个探测器的沉积能量组合推断出粒子的种类和入射能量。

对γ射线，其能量主要沉积于SD2和SD3，在SD1中，很少有能量沉积，因此，将SD1无信号(考虑噪声水平，设置探测器信号小于20kev为无信号输入)，SD2和SD3有信号作为γ射线的测量判据（>20kev就可认为有信号输入，可根据探测能区需要设置信号阈值，比如本次探测算法预计探测100kev-2Mev的γ射线，经模拟SD2与SD3对应的总能量沉积为100kev-2Mev）。

电子在三个探测器中都有能量沉积，在第一层探测器上沉积能量虽然与质子和α粒子的沉积能量有重合部分，但由于其在后2个探测器沉积能量较小，小于质子和α粒子在其上的沉积能量，故可以分辨出来。

对于质子在不同探测器中，能量沉积基本上是线性的，当粒子能量大到足以穿透探测器后，能量沉积开始变小，；与质子相似，α粒子沉积能量也是线性，且在不同探测器中也存在沉积能量的拐点，但是，α粒子的能量沉积高于质子，可以区分2种粒子。

甄别的方法主要通过设置不同能量阈值，比较探测器的能量沉积与阈值的大小，判断其在3个探测器的能量沉积范围，从而反推出这种能量沉积结果应该是哪种能量范围的哪种粒子造成的。能量范围的划分可以根据实际需要进行，所以阈值的设置也是由需确定。

不同的能量阈值在FPGA内部体现为不同参数值，参数与能量有一定的转换关系，如表1所示：

SD_i=(E-H)K

其中SD_i为探测器阈值的数字量；E为对应的能量值；H、K为转换参数，单位为keV，与成形放大倍数、基线值有关，通过地面标定试验最后确定具体数值。如电子在SD1。

表1探测器阈值划分参数

注：K和H参数根据地面实际标定结果修正。

三路探测器的数字量进入FPGA后，与探测器阈值的数字量进行一系列比较，完成符合反符合运算，根据是否满足逻辑判选式就可得到属于哪种粒子和属于哪种能量范围，如表2。

表2粒子甄别逻辑判选表

本发明中探测器采用的半导体探测器可以为Si探测器+2层CdZnTe碲锌镉晶体或者Si探测器+Si探测器+闪烁体探测器。

本发明的方法是一种具有大动态范围、低能量阈值探测方法，本发明的结构为集约化的多层结构的粒子望远镜设计；本发明能够实时进行带电粒子和不带电粒子能量鉴别，且信号处理速度快。

Claims (6)

1.一种空间粒子探测器，其特征在于包括一具有入射窗口的半封闭结构；所述半封闭结构内沿入射窗口向内依次设有部分能量探测单元SD1、能量探测单元SD2和反符合探测单元SD3；所述部分能量探测单元SD1、能量探测单元SD2和反符合探测单元SD3平行排列且中心位于同一轴线上；所述部分能量探测单元SD1、能量探测单元SD2和反符合探测单元SD3的信号输出端与一数据处理单元连接；所述数据处理单元用于根据输入信号判断粒子种类及能量范围；其中，所述部分能量探测单元SD1为50微米～200微米的Si探测器，所述能量探测单元SD2为3～15毫米厚度的CZT探测器，所述符合探测单元SD3为3～15毫米厚度的CZT探测器；

所述部分能量探测单元SD1对不带电粒子的能量沉积小于设定阈值r1且对不同种待测带电粒子的能量沉积分别小于一对应的阈值；所述能量探测单元SD2对低能带电粒子的能量沉积占低能带电粒子全部能量的比例大于设定阈值H，以及对不带电粒子进行能量沉积；所述反符合探测单元SD3测量带电粒子和不带电粒子的剩余能量；所述设定阈值r1小于20kev；设定阈值H大于90％；所述能量探测单元SD2包括平行排列且中心位于同一轴线上的多个探测器；

所述半封闭结构内部设有一前放成形放大电路板；所述数据处理单元包括峰值保持电路、模数转换电路和FPGA模块；所述部分能量探测单元SD1、能量探测单元SD2和反符合探测单元SD3的信号输出端经所述前放成形放大电路板依次与所述峰值保持电路、模数转换电路和FPGA模块连接；其中，所述前放成形放大电路板用于对输入信号进行并行成形放大，所述FPGA模块用于控制所述峰值保持电路的输出信号串行输入所述模数转换电路。

2.如权利要求1所述的空间粒子探测器，其特征在于所述数据处理单元中设置一粒子甄别逻辑判选表，所述粒子甄别逻辑判选表包括多个能道，每一能道设置一能量阈值以及一符合反符合逻辑运算式；所述数据处理单元根据粒子甄别逻辑判选表判断输入信号对应的粒子种类及能量范围。

3.如权利要求1或2所述的空间粒子探测器，其特征在于所述入射窗口处设置一滤光窗，其中心位于所述轴线上。

4.一种基于权利要求1所述空间粒子探测器的数据采集处理方法，其步骤为：

1)部分能量探测单元SD1、能量探测单元SD2和反符合探测单元SD3将当前输入粒子产生的沉积能量转换为电流信号输入到对应的前放成形放大电路板进行并行放大后，分别输入三个前置放大器进行峰值保持；

2)数据处理单元控制三个前置放大器将峰值保持的三路信号串行输入到模数转换电路，转换为数字信号；

3)数据处理单元根据粒子甄别逻辑判选表判断输入信号对应的粒子种类及能量范围，然后进行下一粒子的检测；

4)数据处理单元定期将记录的数据打包下传。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于所述数据处理单元内设置一粒子甄别逻辑判选表；所述粒子甄别逻辑判选表包括多个能道，每一能道设置一能量阈值以及一符合反符合逻辑运算式；所述数据处理单元根据粒子甄别逻辑判选表判断输入信号对应的粒子种类及能量范围；其中，所述部分能量探测单元SD1对不带电粒子的能量沉积小于设定阈值r1且对不同种待测带电粒子的能量沉积分别小于一对应的阈值；所述能量探测单元SD2对低能带电粒子的能量沉积占低能带电粒子全部能量的比例大于设定阈值H，以及对不带电粒子进行能量沉积；所述反符合探测单元SD3测量带电粒子和不带电粒子的剩余能量。

6.如权利要求4或5所述的方法，其特征在于所述部分能量探测单元SD1、能量探测单元SD2和反符合探测单元SD3对单个粒子的处理时间均小于33微秒。