CN113358717B - 一种用于空间低能离子探测的内置信号探测器 - Google Patents

Abstract

本申请涉及空间环境探测技术领域，具体而言，涉及一种用于空间低能离子探测的内置信号探测器，包括信号传输组件、高压连接组件、高压绝缘组件以及防松组件，其中：信号传输组件包括阳极板、第一MCP板以及第二MCP板，阳极板；高压连接组件包括第一环形电极、第二环形电极以及栅网；高压绝缘组件包括探测器绝缘套，栅网绝缘套以及探测器绝缘盖；防松组件包括第一弹性垫圈以及第二弹性垫圈。本发明采用两片叠加的MCP板作为内置探测器的主要元件进行空间低能离子的信号探测与识别，探测识别出来的信号更加准确可靠，有利于低能离子信号的可靠传输，同时能够有效的防止MCP板的松动，有利于内置探测器的抗力学环境。

Description

一种用于空间低能离子探测的内置信号探测器

技术领域

本申请涉及空间环境探测技术领域，具体而言，涉及一种用于空间低能离子探测的内置信号探测器。

背景技术

低能离子传感器的探测原理是利用传感器极板连续高压扫描产生的电场，将合适能量的带电离子进行筛选后进入探测器产生电量信号，来实现对在轨空间等离子体环境中离子的能谱分布和通量分布的探测。

内置信号探测器设置在低能离子谱仪传感器内，主要用于接收从空间进入传感器偏转系统的低能离子所产生的电量信号，从而达到低能离子探测的目的。

目前，缺少一种能够可靠探测并准确识别离子信号的传感器内置信号探测器。

发明内容

本申请的主要目的在于提供一种用于空间低能离子探测的内置信号探测器，能够可靠地将空间传感器接收到的低能离子信号进行识别并传输到电子学内部的测量电路。

为了实现上述目的，本申请提供了一种用于空间低能离子探测的内置探测器。

根据本申请的一种用于空间低能离子探测的内置信号探测器，包括信号传输组件、高压连接组件、高压绝缘组件以及防松组件，其中：信号传输组件包括阳极板、第一MCP板以及第二MCP板，阳极板、第一MCP板以及第二MCP板均为环形，并且同心叠加设置；高压连接组件包括第一环形电极、第二环形电极以及栅网，第一环形电极设置在阳极板与第一MCP板之间，第二环形电极设置在第二MCP板与栅网之间；高压绝缘组件包括探测器绝缘套，栅网绝缘套以及探测器绝缘盖，探测器绝缘套为环形，内部设置有装配槽，栅网绝缘套装配在探测器绝缘套上，探测器绝缘盖覆盖在探测器绝缘套的下方；防松组件包括第一弹性垫圈以及第二弹性垫圈，第一弹性垫圈设置在阳极板与第一环形电极之间，第二弹性垫圈设置在第二环形电极与栅网之间。

进一步的，信号传输组件、高压连接组件以及防松组件均装配在探测器绝缘套上。

进一步的，第一MCP板与第二MCP板表面充分接触，并形成V字形微通道。

进一步的，高压连接组件还包括第一高压接头以及第二高压接头，第一高压接头与第一环形电极连接，第二高压接头与第二环形电极连接。

进一步的，栅网上设置有L形接线片，栅网通过L形接线片固定安装在栅网绝缘套上。

进一步的，阳极板与信号采集电路连接。

本发明提供的一种用于空间低能离子探测的内置信号探测器，具有以下有益效果：

本发明采用两片叠加的MCP板作为内置探测器的主要元件进行空间低能离子的信号探测与识别，探测识别出来的信号更加准确可靠，整体采用环形组件装配的形式，结构简单，提高了内置探测器装配的效率，并且各环形圆周类的零件之间采用防转凸台与凹槽进行装配连接，使的各个组件位置能够稳定的连接，有利于低能离子信号的可靠传输，同时底部设置有栅网，栅网形成的电场有利于低能离子加速到达MCP板，能够消除其余电极与MCP板之间形成的高压电场的影响，还能够防止到达MCP板上激发的二次电子背散射，此外结构上下还设置有弹性垫圈，能够有效的防止MCP板的松动，有利于内置探测器的抗力学环境。

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是根据本申请实施例提供的一种用于空间低能离子探测的内置信号探测器的整体示意图；

图2是根据本申请实施例提供的一种用于空间低能离子探测的内置信号探测器的内部结构示意图；

图3是根据本申请实施例提供的一种用于空间低能离子探测的内置信号探测器的MCP板组成的V字形结构示意图；

图4是根据本申请实施例提供的一种用于空间低能离子探测的内置信号探测器的探测器绝缘套结构示意图；

图5是根据本申请实施例提供的一种用于空间低能离子探测的内置信号探测器的第一环形电极结构示意图；

图6是根据本申请实施例提供的一种用于空间低能离子探测的内置信号探测器的栅网绝缘套结构示意图；

图7是根据本申请实施例提供的一种用于空间低能离子探测的内置信号探测器的栅网结构示意图；

图8是根据本申请实施例提供的一种用于空间低能离子探测的内置信号探测器的第一弹性垫圈结构示意图；

图中：11-阳极板、12-第一MCP板、13-第二MCP板、21-第一环形电极、22-第二环形电极、23-栅网、24-第一高压接头、25-第二高压接头、31-探测器绝缘套、32-栅网绝缘套、33-探测器绝缘盖、41-第一弹性垫圈、42-第二弹性垫圈。

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”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”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。

另外，术语“多个”的含义应为两个以及两个以上。

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。

如图1-图8所示，本申请提供的一种用于空间低能离子探测的内置信号探测器，包括信号传输组件、高压连接组件、高压绝缘组件以及防松组件，其中：信号传输组件包括阳极板11、第一MCP板12以及第二MCP板13，阳极板11、第一MCP板12以及第二MCP板13均为环形，并且同心叠加设置；高压连接组件包括第一环形电极21、第二环形电极22以及栅网23，第一环形电极21设置在阳极板11与第一MCP板12之间，第二环形电极22设置在第二MCP板13与栅网23之间；高压绝缘组件包括探测器绝缘套31，栅网绝缘套32以及探测器绝缘盖33，探测器绝缘套31为环形，内部设置有装配槽，栅网绝缘套32装配在探测器绝缘套31上，探测器绝缘盖33覆盖在探测器绝缘套31的下方；防松组件包括第一弹性垫圈41以及第二弹性垫圈42，第一弹性垫圈41设置在阳极板11与第一环形电极21之间，第二弹性垫圈42设置在第二环形电极22与栅网23之间。

具体的，本申请实施例提供的用于空间低能离子探测的内置信号探测器采用MCP板作为主要元件进行空间低能离子的信号识别，整体采用圆周类组件从下到上依次叠加装配而成，空间低能离子从上到下先通过栅网23，然后到达MCP板组成的微通道，采用第一MCP板12和第二MCP板13叠加，能提高离子信号倍增，并且会产生电子束团，电子束团会继续向上传输到达阳极板11，阳极板11上的感应电极会收集MCP板不同出射方位的电子束团所产生的电荷量，并传输至信号采集电路对电荷量的信号进行识别探测，从而实现对在轨空间等离子体环境中低能离子能谱分布和通量分布的可靠识别和探测。第二环形电极22设置在第二MCP板13与栅网23之间，主要是低能离子在传输过程中，栅网23与第二环形电极22之间会产生与低能离子运动方向相同的电场，迫使低能离子能够加速到达MCP板，消除其余电极与MCP板之间形成的高压电场的影响，同时防止到达MCP板上激发的二次电子背散射。第一环形电极21设置在阳极板11与第一MCP板12之间，第一环形电极21与第二环形电极22之间会产生与电子运动方向相同的电场，加速电子在MCP板内多次激发后会产生电子束团，然后传输到阳极板11上。第一弹性垫圈41和第二弹性垫圈42的设置能够压紧环形电极和MCP板，弹性垫圈沿圆周外圈采用方齿型半圆弧设计的方式，有利于受力条件下的顺利延展和释放压力下的恢复形变，实现了零部件之间的小间隙防松，使环形电极的表面与MCP板的表面能够充分接触。

进一步的，如图2所示，信号传输组件、高压连接组件以及防松组件均装配在探测器绝缘套31上。本申请实施例提供的用于空间低能离子探测的内置信号探测器整体为环状圆周结构，所有零部件均装配在探测器绝缘套31上，从下到上依次为阳极板11，第一弹性垫圈41，第一环形电极21，第一MCP板12，第二MCP板13，第二环形电极22，第二弹性垫圈42，栅网绝缘套32，栅网23，探测器绝缘盖33。整体设计为组件装配的形式，提高了整体装配的便捷性，并且各组件位置能够固定可靠连接，有利于信号的可靠传输。

进一步的，如图3所示，第一MCP板12与第二MCP板13表面充分接触，并形成V字形微通道。第一MCP板12与第二MCP板13叠加设置，组成V字形结构，能够使通过的低能离子倍增形成电子束团。

进一步的，高压连接组件还包括第一高压接头24以及第二高压接头25，第一高压接头24与第一环形电极21连接，第二高压接头25与第二环形电极22连接。负高压通过第二高压接头25接入到第二环形电极22，使第二环形电极22与栅网23之间产生与低能离子运动方向相同的电场，高压地通过第一电压接头与第一环形电极21连接，使第一环形电极21与第二环形电极22之间产生与电子运动方向相同的电场。

进一步的，栅网23上设置有L形接线片，栅网23通过L形接线片固定安装在栅网绝缘套32上。栅网23通过L形接线片与栅网绝缘套32连接，栅网23与接线片采用集成设计，有利于高压的可靠连接。

进一步的，阳极板11与信号采集电路连接。阳极板11上的感应电极将收集到的电子束团的电荷量传输至信号采集电路，通过信号采集电路可以实现对电荷量信号的识别，从而实现对低能离子的可靠探测以及准确识别。

此外，可以采用如下方式对本申请实施例提供的用于空间低能离子探测的内置信号器进行组装装配：

1、从下到上依次将阳极板11、探测器绝缘套31、第一弹性垫圈41对齐中间的圆孔叠加装配，再将第一环形电极21接线片对准探测器绝缘套31的右边卡槽装在第一弹性垫圈41上；

2、将第一MCP板12与第二MCP板13在激光灯下沿微通道方向互相转动，直到无光透过第一MCP板12与第二MCP板13形成的组件，此时第一MCP板12与第二MCP板13组成V字形结构；

3、将叠加好的第一MCP板12与第二MCP板13组件装到第一环形电极21上，同样地将第二环形电极22接线片对准探测器绝缘套31的左边卡槽并装在第二MCP板13上，将第二弹性垫圈42装在第二环形电极22上，并对齐中间的圆孔；

4、将栅网绝缘套32安装到将第二弹性垫圈42与探测器绝缘套31上，使栅网绝缘套32上的栅网安装槽与探测器绝缘套31的右边卡槽对准，同时使栅网绝缘套32上的两个半圆形防转凸台与探测器绝缘套31上的两个半圆凹形卡槽对准，将栅网安装在栅网绝缘套32上，并使栅网的L形接线片与栅网绝缘套32上的栅网安装槽对齐；

5、将探测器绝缘盖33安装到栅网23、栅网绝缘套32及探测器绝缘套31上面，并使用螺钉紧固，令第一环形电极21、第一MCP板12、第二MCP板13及第二环形电极22各表面充分接触，且被第一弹性垫圈41与第二弹性垫圈42压紧；

6、最后将第一高压接头24用螺钉连接到第一环形电极21上，并接入高压地，同样地第二高压接头25用螺钉连接到第二环形电极22的接线片上，并接入负高压，完成整个内置信号探测器的装配。

以上所述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 (3)

1.一种用于空间低能离子探测的内置信号探测器，其特征在于，包括信号传输组件、高压连接组件、高压绝缘组件以及防松组件，其中：

所述信号传输组件包括阳极板、第一MCP板以及第二MCP板，所述阳极板、所述第一MCP板以及所述第二MCP板均为环形，并且同心叠加设置；

所述高压连接组件包括第一环形电极、第二环形电极以及栅网，所述第一环形电极设置在所述阳极板与所述第一MCP板之间，所述第二环形电极设置在所述第二MCP板与栅网之间；

所述高压绝缘组件包括探测器绝缘套，栅网绝缘套以及探测器绝缘盖，所述探测器绝缘套为环形，内部设置有装配槽，所述栅网绝缘套装配在所述探测器绝缘套上，所述探测器绝缘盖覆盖在所述探测器绝缘套的下方；

所述防松组件包括第一弹性垫圈以及第二弹性垫圈，所述第一弹性垫圈设置在所述阳极板与所述第一环形电极之间，所述第二弹性垫圈设置在所述第二环形电极与所述栅网之间；第一弹性垫圈和第二弹性垫圈的设置能够压紧环形电极和MCP板，弹性垫圈沿圆周外圈采用方齿型半圆弧设计的方式；

所述第一MCP板与所述第二MCP板表面充分接触，并形成V字形微通道；

所述高压连接组件还包括第一高压接头以及第二高压接头，所述第一高压接头与所述第一环形电极连接，所述第二高压接头与所述第二环形电极连接；

所述栅网上设置有L形接线片，所述栅网通过L形接线片固定安装在所述栅网绝缘套上；

采用如下方式对用于空间低能离子探测的内置信号器进行组装装配：

步骤1：从下到上依次将阳极板、探测器绝缘套、第一弹性垫圈对齐中间的圆孔叠加装配，再将第一环形电极接线片对准探测器绝缘套的右边卡槽装在第一弹性垫圈上；

步骤2：将第一MCP板与第二MCP板在激光灯下沿微通道方向互相转动，直到无光透过第一MCP板与第二MCP板形成的组件，此时第一MCP板与第二MCP板组成V字形结构；

步骤3：将叠加好的第一MCP板与第二MCP板组件装到第一环形电极上，同样地将第二环形电极接线片对准探测器绝缘套的左边卡槽并装在第二MCP板上，将第二弹性垫圈装在第二环形电极上，并对齐中间的圆孔；

步骤4：将柵网绝缘套安装到将第二弹性垫圈与探测器绝缘套上，使柵网绝缘套上的柵网安装槽与探测器绝缘套的右边卡槽对准，同时使柵网绝缘套上的两个半圆形防转凸台与探测器绝缘套上的两个半圆凹形卡槽对准，将柵网安装在柵网绝缘套上，并使柵网的L形接线片与柵网绝缘套上的柵网安装槽对齐；

步骤5：将探测器绝缘盖安装到柵网、柵网绝缘套及探测器绝缘套上面，并使用螺钉紧固，令第一环形电极、第一MCP板、第二MCP板及第二环形电极各表面充分接触，且被第一弹性垫圈与第二弹性垫圈压紧；

步骤6：最后将第一高压接头用螺钉连接到第一环形电极上，并接入高压地，同样地第二高压接头用螺钉连接到第二环形电极的接线片上，并接入负高压，完成整个内置信号探测器的装配。

2.如权利要求1所述的用于空间低能离子探测的内置信号探测器，其特征在于，所述信号传输组件、所述高压连接组件以及所述防松组件均装配在所述探测器绝缘套上。

3.如权利要求1所述的用于空间低能离子探测的内置信号探测器，其特征在于，所述阳极板与信号采集电路连接。