CN111123347A - 一种用于空间粒子探测器的集成固定结构 - Google Patents

Abstract

本申请涉及深空探测技术领域，具体而言，涉及一种用于空间粒子探测器的集成固定结构，包括上支架、中支架以及下支架，其中：上支架与空间粒子探测器的外壳固定连接，中支架与上支架固定连接，下支架与中支架固定连接；上支架的上方设置有ΔE1子探测器组件和ΔE2子探测器组件，上支架和中支架之间设置有E子探测器组件，中支架与下支架之间设置有反符合杯底子探测器。本申请提供的用于空间粒子探测器的集成固定结构可独立于探测器进行装配，对多级子探测器和前端放大电路板进行集成固定，避免了在空间狭小的探测器外壳内装配操作，使得装配调试更加方便，有效提高了工艺可操作性。

Description

一种用于空间粒子探测器的集成固定结构

技术领域

本申请涉及深空探测技术领域，具体而言，涉及一种用于空间粒子探测器的集成固定结构。

背景技术

空间粒子探测器的功能是获取空间中分布着各种粒子的能量，并鉴别粒子的种类。图1为一种用于空间粒子探测的探测器，采用ΔE-E方法进行粒子鉴别，由多个子探测器组成测量系统；子探测器往往是空间环境适应能力较弱的特殊材料，且要求各子探测器之间位置精度高，各前端电路板和相应子探测需就近安装。在满足以上要求前提下，为了将各个子探测器可靠连接固定，需要设计一种集成固定结构。

在以往国内外各类粒子探测器研制过程中，受限于重量、体积、功耗、空间环境和探测器功能需求，并没有设计出将各个子探测器连接固定的集成固定结构，探测器往往结构复杂，内部操作空间小，装配困难，调试不方便。

发明内容

本申请的主要目的在于提供一种用于空间粒子探测器的集成固定结构，对多级子探测器和前端放大电路板集成固定，使得装配调试更加方便，提高了工艺可操作性。

为实现上述目的，本申请提供了一种用于空间粒子探测器的集成固定结构，包括上支架、中支架以及下支架，其中：上支架与空间粒子探测器的外壳固定连接，中支架与上支架固定连接，下支架与中支架固定连接；上支架的上方设置有ΔE1子探测器组件和ΔE2子探测器组件，上支架和中支架之间设置有E子探测器组件，中支架与下支架之间设置有反符合杯底子探测器。

进一步的，ΔE1子探测器组件设置在ΔE2子探测器组件上方，ΔE1子探测器组件和ΔE2子探测器组件之间设置有屏蔽层。

进一步的，ΔE1子探测器组件包括ΔE1子探测器和ΔE1前端板，ΔE2子探测器组件包括ΔE2子探测器和ΔE2前端板，ΔE1子探测器、Δ引前端板、屏蔽层、ΔE2子探测器以及ΔE2前端板均为圆盘结构。

进一步的，上支架的表面设置有螺纹孔，ΔE1子探测器、ΔE1前端板、屏蔽层、ΔE2子探测器以及ΔE2前端板通过长螺钉依次串接在上支架上。

进一步的，本申请提供的用于空间粒子探测器的集成固定结构还包括支腿，支腿设置在上支架的下方，通过螺钉与上支架连接。

进一步的，上支架为圆盘形六棱台结构，中支架为圆盘形槽状结构。

进一步的，中支架槽体内设置有凸台。

进一步的，E子探测器组件包括E子探测器和E前端板，E子探测器设置在中支架槽体的内部，固定在支腿和凸台之间；E前端板设置在上支架六棱台侧面。

进一步的，下支架上设置有限位凸块，反符合杯底子探测器通过限位凸块固定在下支架上。

进一步的，下支架的下方还设置有中继板，中继板通过螺钉与下支架连接。

本申请提供的一种用于空间粒子探测器的集成固定结构，具有以下有益效果：

1、本申请提供的用于空间粒子探测器的集成固定结构可独立于探测器进行装配，避免了在空间狭小的探测器外壳内装配操作，有效提高了工艺可操作性。

2、针对六棱台形E子探测器为异形结构且无安装孔的难点，本申请采用上支架、下支架和支腿“夹持”固定方式，实现E子探测器安装固定；同理实现了反符合杯底子探测器安装固定。

3、在上支架侧面设计6处安装平面，可实现E前端板与E子探测器之间就近安装固定，空间利用率高。

4、采用叠层串接的方式，可实现ΔE1子探测器和ΔE2子探测器安装固定，且能精确保证二者间距；同时可以实现ΔE1子探测器和ΔE1前端板之间、ΔE2子探测器和ΔE2前端板之间的就近安装固定。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，使得本申请的其它特征、目的和优点变得更明显。本申请的示意性实施例附图及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例的空间粒子探测器的剖面示意图；

图2为本发明实施例的用于空间粒子探测器的集成固定结构的立体图；

图3为本发明实施例的用于空间粒子探测器的集成固定结构的主视图；

图4为本发明实施例的上支架结构示意图；

图5为本发明实施例的中支架结构示意图；

图6为本发明实施例的下支架结构示意图；

图7为本发明实施例的支腿结构示意图；

图8为本发明实施例的E子探测器的示意图；

图中：1-外壳、2-上支架、21-ΔE1子探测器、22-ΔE1前端板、23-屏蔽层、24-ΔE2子探测器、25-ΔE2前端板、26-对外接口、27-E前端板安装面、3-中支架、31-凸台、32-E子探测器、33-E前端板、4-下支架、41-限位凸块、42-反符合杯底子探测器、43-中继板、5-支腿、6-长螺钉。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

在本申请中，术语“上”、“下”、“内”、“中”、“外”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。这些术语主要是为了更好地描述本申请及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。

并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本申请中的具体含义。

此外，术语“设置”、“连接”、“设有”、“连通”应做广义理解。例如，“连接”可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

参见图1-图8，本申请提供了一种用于空间粒子探测器的集成固定结构，包括上支架2、中支架3以及下支架4，其中：上支架2与空间粒子探测器的外壳1固定连接，中支架3与上支架2固定连接，下支架4与中支架3固定连接；上支架2的上方设置有ΔE1子探测器组件和ΔE2子探测器组件，上支架2和中支架3之间设置有E子探测器组件，中支架3与下支架4之间设置有反符合杯底子探测器42。

具体的，空间粒子探测器包括多级子探测器，在本发明实施例中，空间粒子探测器主要包括ΔE1子探测器21、ΔE2子探测器24、E子探测器32以及反符合杯底子探测器42四种探测器，本发明提供的集成固定结构，将四种子探测器集成固定在一起。上支架2、中支架3以及下支架4均为圆盘结构，沿圆盘的周向均匀分布有6个螺纹孔，上支架2与中支架3通过周向的6处螺钉进行固定连接，中支架3与下支架4之间也通过周向的6处螺钉进行固定连接。上支架2的上表面设置有螺纹孔，主要用于固定放置ΔE1子探测器21和ΔE2子探测器24，上支架2与中支架3之间用于固定放置E子探测器32，为E子探测器32提供轴向固定；中支架3与下支架4之间用于固定放置反符合杯底子探测器42，为反符合杯底子探测器42提供轴向固定。此外，上支架2圆盘表面还设置有对外接口26，对外接口26内设置有螺纹孔，上支架2通过该螺纹孔与空间粒子探测器的外壳1固定连接。

进一步的，如图3所示，ΔE1子探测器组件设置在ΔE2子探测器组件上方，ΔE1子探测器组件和ΔE2子探测器组件之间设置有屏蔽层23。屏蔽层23主要用于屏蔽两ΔE子探测器组件产生的电磁波，降低互相之间噪声干扰，提高信噪比。ΔE1子探测器组件、屏蔽层23、ΔE2子探测器组件通过长螺钉6依次串接在一起。

进一步的，ΔE1子探测器组件包括ΔE1子探测器21和ΔE1前端板22，ΔE2子探测器组件包括ΔE2子探测器24和ΔE2前端板25，ΔE1子探测器21、ΔE1前端板22、屏蔽层23、ΔE2子探测器24以及ΔE2前端板25均为圆盘结构。两个ΔE子探测器用于沉积被测粒子的能损，其中ΔE1子探测器21对低能区的粒子进行鉴别，ΔE2子探测器24对高能区的粒子进行鉴别；由于ΔE1子探测器21和ΔE2子探测器24产生的信号均为微弱小信号，不适于长距离传输，因此需要在ΔE子探测器附近设置ΔE1前端板22和ΔE2前端板25先对信号进行电荷测量与鉴别，然后再将数据进行传输。

进一步的，上支架2的表面设置有螺纹孔，ΔE1子探测器21、ΔE1前端板22、屏蔽层23、ΔE2子探测器24以及ΔE2前端板25通过长螺钉6依次串接在上支架2上。将ΔE1子探测器21、ΔE1前端板22、屏蔽层23、ΔE2子探测器24以及ΔE2前端板25层叠串接在上支架2的探测器安装面上，可以精确的保证ΔE1子探测器21和ΔE2子探测器24的间距，并且实现ΔE1子探测器21和ΔE1前端板22之间的就近固定安装，ΔE2子探测器24和ΔE2前端板25之间的就近安装固定。

进一步的，如图7所示，本申请提供的用于空间粒子探测器的集成固定结构还包括支腿5，支腿5设置在上支架2的下方，通过螺钉与上支架2连接。在本发明实施例中，支腿5优选为“V”字形结构，支腿5的数量优选为两个，设置在E子探测器32的上方，上支架2的下方，支腿5上设置有3个螺纹孔，支腿5通过沉头螺钉与上支架2连接，支腿5的设置主要用于为E子探测器32提供径向固定。

进一步的，如图4-图5所示，上支架2为圆盘形六棱台结构，中支架3为圆盘形槽状结构。因为E子探测器32为六棱台结构，上支架2设置为圆盘形六棱台结构，主要便于E子探测器32的放置。

进一步的，如图5所示，中支架3槽体内设置有凸台31。凸台31的设置主要用于配合支腿5为E子探测器32提供径向的限位，通过凸台31的设置，可以使E子探测器32固定卡在中支架3的槽体内部。

进一步的，E子探测器组件包括E子探测器32和E前端板33，E子探测器32设置在中支架3槽体的内部，固定在支腿5和凸台31之间；E前端板33设置在上支架2六棱台侧面。E子探测器32用于对被探测的带电粒子的总能量进行测量，E前端板33将能量信号读出后，送入后端逻辑电路；上支架2的侧面设置有E前端板安装面27，安装面上设置有螺纹孔，E前端板33通过螺钉固定在上支架2侧面的E前端板安装面27上。E子探测器32的上端与支腿5相接触，侧面与上支架2侧面的六棱台结构相配合，下端卡在中支架3的槽体结构内，通过上支架2、下支架4和支腿5的“夹持”，可以使E子探测器32稳定的固定在上支架2和中支架3之间。

进一步的，如图6所示，下支架4上设置有限位凸块41，反符合杯底子探测器42通过限位凸块41固定在下支架4上。反符合杯底子探测器42主要用于阻止通过入射孔以外区域的带电粒子进入探测器。限位凸块41优选为圆弧状，主要为反符合杯底子探测器42提供径向限位，使反符合杯底子探测器42固定在下支架4与中支架3之间。

进一步的，下支架4的下方还设置有中继板43，中继板43通过螺钉与下支架4连接。中继板43的主要用于将探测器内各处分散的信号电缆、供电电缆集中整合，按需连接到后端电子学箱，是探测器的对外电气接口。

以上仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于空间粒子探测器的集成固定结构，其特征在于，包括上支架、中支架以及下支架，其中：

所述上支架与空间粒子探测器的外壳固定连接，所述中支架与所述上支架固定连接，所述下支架与所述中支架固定连接；

所述上支架的上方设置有ΔE1子探测器组件和ΔE2子探测器组件，所述上支架和所述中支架之间设置有E子探测器组件，所述中支架与所述下支架之间设置有反符合杯底子探测器。

2.根据权利要求1所述的用于空间粒子探测器的集成固定结构，其特征在于，所述ΔE1子探测器组件设置在所述ΔE2子探测器组件上方，所述ΔE1子探测器组件和所述ΔE2子探测器组件之间设置有屏蔽层。

3.根据权利要求2所述的用于空间粒子探测器的集成固定结构，其特征在于，所述ΔE1子探测器组件包括ΔE1子探测器和ΔE1前端板，所述ΔE2子探测器组件包括ΔE2子探测器和ΔE2前端板，所述ΔE1子探测器、所述ΔE1前端板、所述屏蔽层、所述ΔE2子探测器以及所述ΔE2前端板均为圆盘结构。

4.根据权利要求3所述的用于空间粒子探测器的集成固定结构，其特征在于，所述上支架的表面设置有螺纹孔，所述ΔE1子探测器、所述ΔE1前端板、所述屏蔽层、所述ΔE2子探测器以及所述ΔE2前端板通过长螺钉依次串接在所述上支架上。

5.根据权利要求1所述的用于空间粒子探测器的集成固定结构，其特征在于，还包括支腿，所述支腿设置在所述上支架的下方，通过螺钉与所述上支架连接。

6.根据权利要求5所述的用于空间粒子探测器的集成固定结构，其特征在于，所述上支架为圆盘形六棱台结构，所述中支架为圆盘形槽状结构。

7.根据权利要求6所述的用于空间粒子探测器的集成固定结构，其特征在于，所述中支架槽体内设置有凸台。

8.根据权利要求7所述的用于空间粒子探测器的集成固定结构，其特征在于，所述E子探测器组件包括E子探测器和E前端板，所述E子探测器设置在所述中支架槽体的内部，固定在所述支腿和所述凸台之间；所述E前端板设置在所述上支架六棱台侧面。

9.根据权利要求1所述的用于空间粒子探测器的集成固定结构，其特征在于，所述下支架上设置有限位凸块，所述反符合杯底子探测器通过所述限位凸块固定在所述下支架上。

10.根据权利要求9所述的用于空间粒子探测器的集成固定结构，其特征在于，所述下支架的下方还设置有中继板，所述中继板通过螺钉与所述下支架连接。

Images