空间辐射探测器数据获取系统调试及应用

• 作 者: 张贺
• 出 处: 南京航空航天大学
• 发表日期: 2019年01期
• 关键词: 闪烁体探测器 数据获取系统 n/γ粒子鉴别 脉冲星导航定位 闪烁体探测效率

空间辐射环境是对在轨飞行航天器造成危害的关键因素,甚至会对航天员的生命造成威胁。数据获取及传输是空间辐射探测系统中的一部分,搭建数据获取系统对提升航天技术的发展有很大提升。首先,本论文针对空间粒子辐射探测研究的目标,搭建了可探测多种空间粒子的空间辐射探测器数据获取系统,该系统由硬件和软件两部分组成。通过扩展数据传输途径,实现了多种模式的数据采集及传输,在基本工作模式基础上扩展出采样服务器、主辅、并行、Desktop-光纤和Desktop-USB五种不同模式的数据采集工作方式。并对数据获取系统进行软件、硬件方面的调试及测试,针对测试过程中遇到数据获取中断、无法获取粒子波形等问题,利用基线、触发阈值调整的方法解决了该类问题。其次,对搭建完毕的数据获取系统应用于n/γ鉴别的测试。采用塑料闪烁体做探测器,利用脉冲形状分析,绘出二维PSD图,在二维图上可以清楚的分辨出n/γ两条带,经PSD投影处理后,高斯拟合得出n峰、γ峰并得到峰间距及两峰的半高宽,实现对n/γ的鉴别,品质因子可达1.016。再者,将搭建完毕的数据获取系统应用于地面模拟脉冲星导航定位的方法验证。使用四颗放射源、单探测器对脉冲星导航定位进行地面模拟建模研究。建立联立方程组,通过求解四颗放射源与探测器之间的距离,实现对探测器的三维空间目标定位。对目标定位结果的误差进行了分析,针对定位误差的主要来源为粒子探测统计误差的问题,提出了增大探测器接收面积和延长测试时间等改进措施,可减小粒子探测统计误差,提高定位精度。最后,使用数据获取系统基本工作模式进行实验测试。闪烁体探测效率对定位误差有很大的影响,使用mcnp进行仿真模拟,模拟计算粒子从不同角度入射长方体探测器时的探测效率,通过实验测试将实验结果与仿真模拟结果进行对比,得出在粒子入射角为20°~30°时,闪烁体探测器的探测效率最高。