《锐视开源测控案例分享》空间粒子辐射测量

来源: | 作者:JYTEK | 发布时间: 2020-12-25 | 643 次浏览 | 分享到:

应用

半导体探测器在六十年代初开始用于空间带电粒子的测量，六十年代末期又开始用于空间Χ和γ射线的测量。由于半导体探测器有许多优异的性能，使它在空间粒子辐射测量中得到了极为广泛的利用。

半导体探测器有区分不同粒子成分和能量的特点，因此，它可以对粒子成分、能谱以及同位素进行测量。并且有体积小、重量轻、适合做成微型探测器的优点，在测量粒子强度的空间分布时有很高的空间分辨率。对测量粒子强度的角分布、太阳宇宙线的各向异性、Χ和γ射线的方向等，充分显示了它的优越性。因此，它很适合于在卫星、飞船上进行空间粒子辐射测量。

对于一定厚度的探测器，当能量较低的粒子进入探测器时，其能量全部损失在探测器之内，被探测器所吸收(即粒子的射程小于探测器的灵敏层厚度)，此时输出脉冲幅度正比于入射粒子的能量。当能量比较高的粒子穿过探测器时(即粒子的射程大于探测器的灵敏层厚度)，只损失其部分能量。能量愈高，粒子在探测器中损失的能量愈小。当粒子的能量很高时，在探测器中损失的能量极微，甚至低于探测器的噪声水平，或在仪器的鉴别阈之下，这种粒子即使穿过探测器，仪器也无法记录。测器能够测量到的粒子能量上限取决于探测器的厚度和所取的鉴别阈。

本期案例即为半导体探测器对粒子辐射进行测试，使用数据采集卡监测探测器测量到的粒子辐射强度，当强度达到一定阈值时开始采集一定量的数据，分析其最大值，即粒子辐射的最大强度，多次采集并分析，即可得到粒子辐射强度的分布图。在此应用中，由于需要采集到的粒子强度到达触发阈值后开始采集，所以需要应用模拟触发有限点采集模式。

针对此应用的需求，采用了PXIe-69834高速数字化仪，高达80MS/s的采样率可以满足用户精确探测粒子强度的要求。使用PXIe-3911雷电总线远程控制模块，可以使用带雷电接口的笔记本直接控制机箱，体积更小，更便携。

在锐视测控平台上使用C#语言开发的采集程序，操作方便简单。如下图的模拟测试，程序中两个图表分别显示了采集到的时域波形和分析后的幅值分布图。