專(zhuān)利名稱(chēng)：空間碘化鈉晶體探測(cè)器減振裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明提供一種空間探測(cè)器減振裝置，特別是指一種碘化鈉(NaI)晶體探測(cè)器減振裝置。
它是一種用于在飛船上捕捉γ射線暴，光、電、機(jī)融為一體的探索宇宙γ暴產(chǎn)生機(jī)制之謎的綜合空間天文探測(cè)裝置。
空間碘化鈉(NaI)晶體探測(cè)器是由捕捉宇宙γ射線暴的晶體，對(duì)宇宙γ射線暴信號(hào)進(jìn)行倍增放大的光電倍增管及提供光電倍增管工作電壓的高壓電源和前置電子學(xué)電路組成；并固封在一個(gè)金屬圓筒內(nèi)。
然而，由于碘化鈉(NaI)晶體和光電倍增管力學(xué)性能均很差，特別是本探測(cè)器采用的是大尺寸薄片型碘化鈉(NaI)晶體(直徑130mm，厚4mm)和大尺寸光電倍增管(直徑135mm，高真空玻璃外殼)，要通過(guò)嚴(yán)酷空間環(huán)境試驗(yàn)考驗(yàn)和800g重力加速度沖擊試驗(yàn)，其力學(xué)難度相當(dāng)大，造價(jià)十分昂貴。國(guó)外對(duì)本探測(cè)器(航天級(jí))制造經(jīng)費(fèi)為22.5萬(wàn)美元/每個(gè)，折合人民幣190萬(wàn)/每個(gè)，由此可見(jiàn)其難度。
為滿足空間力學(xué)環(huán)境試條件，保證儀器高可靠性，一般采用分離式多部件結(jié)構(gòu)。本探測(cè)器因受飛船有效載荷和功耗限制，只有采用特殊的封裝和附加相應(yīng)的外設(shè)承力機(jī)構(gòu)組成探測(cè)器一體化減振裝置，與飛船平臺(tái)安裝。
本發(fā)明的目的是在于提供一種體積小，重量輕，結(jié)構(gòu)緊湊，簡(jiǎn)捷，強(qiáng)度高，攜帶方便，易于與飛船平臺(tái)安裝，既適應(yīng)空間特定力學(xué)環(huán)境條件，又滿足衛(wèi)星所允許搭載最小有限載荷重量的經(jīng)濟(jì)適用型一體化結(jié)構(gòu)減振裝置。本探測(cè)器減振裝置也可廣泛應(yīng)用于類(lèi)似空間探測(cè)器及野外、地下勘探。
本發(fā)明一種空間碘化鈉晶體探測(cè)器減振裝置，其中包括有一探頭，該探頭包括碘化鈉晶體、光學(xué)耦合層、光電倍增管、分壓電路、高壓電源、信號(hào)前置輸出電路及迷宮式出氣孔，其特征在于，其中所述減振裝置包括有嵌入式緊箍以及與其相連的帶三角形斜梢單向加強(qiáng)筋的前后半圓形中空支架和用于支撐中空支架的帶定位槽的三角形整體板狀型蜂窩狀結(jié)構(gòu)基座，將構(gòu)成探頭部分的光電倍增管、分壓電路、高壓電源及信號(hào)前置電路采用發(fā)泡阻尼硅凝膠灌封在一個(gè)喇叭型金屬筒內(nèi)，達(dá)到一體化氣密性封裝；通過(guò)嵌入式不銹鋼環(huán)將探頭緊箍在帶三角形斜梢單向加強(qiáng)筋的前后同心的兩個(gè)中空支架上，再用雙螺母連續(xù)互鎖，該兩前后半圓形中空支架用螺絲固定在帶定位槽的三角形整體板狀型蜂窩狀結(jié)構(gòu)基座上，構(gòu)成其整體化結(jié)構(gòu)，達(dá)到減振、抗振的目的。
其中所述對(duì)光電倍增管、前置電路、高壓電源、高壓分壓電路均采用發(fā)泡阻尼硅凝硅膠在真挖空環(huán)境條件下進(jìn)行氣密性密封，組成一體化封裝結(jié)構(gòu)；保證懸浮的光電倍增管在其幾何軸線上成軸向?qū)ΨQ(chēng)，并與探頭外殼之間構(gòu)成軟性連接，提高裝置對(duì)外界力學(xué)試驗(yàn)環(huán)境的適應(yīng)能力。
其中所述對(duì)探頭一體化氣密性封裝結(jié)構(gòu)，其質(zhì)心位于前后兩個(gè)中空半圓形支架之間。
其中所述晶體盒與光電倍增管陰極面之間采用直接生成光學(xué)耦合層耦合方式構(gòu)成一體，并采用真空渦圈作二次減振的措施。
其中所述的前后兩個(gè)中空半圓形支架同心度好于0.01毫米，并帶有單向斜梢三角形加強(qiáng)筋。
其中所述的兩個(gè)帶三角形斜梢單向加強(qiáng)筋的前后同心的中空支架為低重心安裝結(jié)構(gòu)，其軸線對(duì)與衛(wèi)星搭接基座面不平行度優(yōu)于0.05毫米。
其中所述的與衛(wèi)星搭接的承力基座是帶定位鍵槽整體板型蜂窩狀結(jié)構(gòu)。
由于對(duì)多部件空間γ暴探測(cè)器采用組合化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和一體化封裝技術(shù)方案，不但使整體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化、緊湊、重量輕、力學(xué)性能穩(wěn)定，任意互換性好，同時(shí)提高了與飛船的整體搭接安裝的靈活性。
與分離式γ暴探測(cè)器相比還具有價(jià)格低廉，可靠性高的優(yōu)點(diǎn)，可獲得最佳綜合效益。
為進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的具體結(jié)構(gòu)以及所能達(dá)成的功效，下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，其中

圖1是本發(fā)明宇宙γ暴探測(cè)裝置探頭結(jié)構(gòu)縱剖面示意圖；圖2是本發(fā)明宇宙γ暴探測(cè)裝置整體結(jié)構(gòu)圖；圖3是本發(fā)明宇宙γ暴探測(cè)裝置承力中空支架結(jié)構(gòu)橫剖面示意圖；圖4是本發(fā)明宇宙γ暴探測(cè)裝置安裝基座示意圖；在圖1所示實(shí)施例中，空間碘化鈉(NaI)晶體探測(cè)器減振裝置包括有用于光電轉(zhuǎn)換的高真空光電倍增管4和與之連接的高壓分壓電路105，提供光電倍增管工作電壓的高壓電源107及γ暴信號(hào)輸出前置電路106，被捕捉到的γ暴信號(hào)經(jīng)前置電路106輸出，通過(guò)信號(hào)輸出插座8與后級(jí)電路相接，發(fā)泡有機(jī)阻尼硅凝膠5將懸浮的光電倍增管4、前置電路106、高壓電源107及高壓分壓電路105密封為一體，使它們定位于幾何軸線上并和探頭外殼10構(gòu)成軟性連接。由于密封膠可有效阻尼外力的傳遞，從而保證光電倍增管4、高壓電源107在受到外界強(qiáng)烈沖擊、振動(dòng)下不損壞。迷宮式出氣孔9，當(dāng)觀測(cè)儀器隨衛(wèi)星發(fā)射到空間時(shí)，探頭內(nèi)殘余氣體持被排出，達(dá)到筒內(nèi)與外界氣壓一致。
晶體盒2與光電倍增管4光陰極面之間通過(guò)直接生成的光學(xué)耦合層3耦合，除有效將探頭捕捉到的γ暴信號(hào)在晶體中轉(zhuǎn)換的熒光光子耦合到光電倍增管的光陰級(jí)外，并可有效減少衛(wèi)星發(fā)射時(shí)外界通過(guò)晶體盒2傳遞給光電倍增管光陰級(jí)面的直接沖擊，有效保護(hù)光電倍增管不易受損。
在圖2所示的實(shí)施例中，探頭由前后兩個(gè)半圓形不銹鋼箍卡11、12與兩前后帶三角形斜梢單向加強(qiáng)筋中空支架13、14實(shí)現(xiàn)半鋼性連接，其質(zhì)心CG位于兩支架之間并在其幾何軸線上，從而達(dá)到減少探頭質(zhì)量梯度分布和有效載荷轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，消除外界力學(xué)環(huán)境造成的扭曲，提高整體結(jié)構(gòu)承載能力，同時(shí)減輕裝置自身重量。前后中空支架13、14通過(guò)雙螺母17連續(xù)互鎖達(dá)到本裝置的整體效應(yīng)，從而減少探頭隨衛(wèi)星發(fā)射受縱橫向隨機(jī)載荷力的影響，提高整體穩(wěn)定度，避免失穩(wěn)現(xiàn)象。
在圖3所示的實(shí)施例中，空間碘化鈉(NaI)晶體探測(cè)器減振裝置中空支架結(jié)構(gòu)13、14是承受衛(wèi)星發(fā)射時(shí)載荷過(guò)載、振動(dòng)、沖擊的主要承力部件，為帶三角形斜梢單向加強(qiáng)筋15、16的超低重心安裝結(jié)構(gòu)。
三角形斜梢單向加強(qiáng)筋可防止載荷隨衛(wèi)星發(fā)射時(shí)過(guò)載造成對(duì)中空支架13、14的損傷。
探頭前后中空支架用坐標(biāo)鏜床一次性鏜孔成型，前后中空支架半圓同心度為0.01毫米，幾何軸線對(duì)基座不平行度為0.05毫米。
在圖4所示的實(shí)施例中，為空間碘化鈉(NaI)晶體探測(cè)器減振裝置安裝基座結(jié)構(gòu)，是空間碘化鈉(NaI)晶體探測(cè)器與衛(wèi)星安裝的搭接基面，它為帶定位槽21的三角形整體板狀型蜂窩狀結(jié)構(gòu)19，基座平面度為0.05毫米，粗糙度為3.2級(jí)，可保證整體結(jié)構(gòu)有足夠的安裝精度和強(qiáng)度以及最小限度的變形，并可獲得裝置與衛(wèi)星最佳直流搭接電阻為2.5毫歐。
本發(fā)明空間碘化鈉晶體探測(cè)器減振裝置，具有結(jié)構(gòu)緊湊、成本低的優(yōu)點(diǎn)；并可滿足空間測(cè)試的各項(xiàng)要求。
權(quán)利要求
1.一種空間碘化鈉晶體探測(cè)器減振裝置，其中包括有一探頭，該探頭包括碘化鈉晶體、光學(xué)耦合層、光電倍增管、分壓電路、高壓電源、信號(hào)前置輸出電路及迷宮式出氣孔，其特征在于，其中所述減振裝置包括有嵌入式緊箍以及與其相連的帶三角形斜梢單向加強(qiáng)筋的前后半圓形中空支架和用于支撐中空支架的帶定位槽的三角形整體板狀型蜂窩狀結(jié)構(gòu)基座，將構(gòu)成探頭部分的光電倍增管、分壓電路、高壓電源及信號(hào)前置電路采用發(fā)泡阻尼硅凝膠灌封在一個(gè)喇叭型金屬筒內(nèi)，達(dá)到一體化氣密性封裝；通過(guò)嵌入式不銹鋼環(huán)將探頭緊箍在帶三角形斜梢單向加強(qiáng)筋的前后同心的兩個(gè)中空支架上，再用雙螺母連續(xù)互鎖，該兩前后半圓形中空支架用螺絲固定在帶定位槽的三角形整體板狀型蜂窩狀結(jié)構(gòu)基座上，構(gòu)成其整體化結(jié)構(gòu)，達(dá)到減振、抗振的目的。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空間碘化鈉晶體探測(cè)器減振裝置，其特征在于，其中所述對(duì)光電倍增管、前置電路、高壓電源、高壓分壓電路均采用發(fā)泡阻尼硅凝硅膠在真挖空環(huán)境條件下進(jìn)行氣密性密封，組成一體化封裝結(jié)構(gòu)；保證懸浮的光電倍增管在其幾何軸線上成軸向?qū)ΨQ(chēng)，并與探頭外殼之間構(gòu)成軟性連接，提高裝置對(duì)外界力學(xué)試驗(yàn)環(huán)境的適應(yīng)能力。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的空間碘化鈉晶體探測(cè)器減振裝置，其特征在于，其中所述對(duì)探頭一體化氣密性封裝結(jié)構(gòu)，其質(zhì)心位于前后兩個(gè)中空半圓形支架之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的空間碘化鈉晶體探測(cè)器減振裝置，其特征在于，其中所述晶體盒與光電倍增管陰極面之間采用直接生成光學(xué)耦合層耦合方式構(gòu)成一體，并采用真空渦圈作二次減振的措施。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的空間碘化鈉晶體探測(cè)器減振裝置，其特征在于，其中所述的前后兩個(gè)中空半圓形支架同心度好于0.01毫米，并帶有單向斜梢三角形加強(qiáng)筋。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的空間碘化鈉晶體探測(cè)器減振裝置，其特征在于，其中所述的兩個(gè)帶三角形斜梢單向加強(qiáng)筋的前后同心的中空支架為低重心安裝結(jié)構(gòu)，其軸線對(duì)與衛(wèi)星搭接基座面不平行度優(yōu)于0.05毫米。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的空間碘化鈉晶體探測(cè)器減振裝置，其特征在于，其中所述的與衛(wèi)星搭接的承力基座是帶定位鍵槽整體板型蜂窩狀結(jié)構(gòu)。
全文摘要
一種空間碘化鈉晶體探測(cè)器減振裝置,包括有:嵌入式緊箍以及與其相連的帶單向加強(qiáng)筋的前后支架和用于支撐中空支架的三角形基座,將構(gòu)成探頭部分的光電倍增管、分壓電路、高壓電源及信號(hào)前置電路采用發(fā)泡阻尼硅凝膠灌封在一個(gè)喇叭型金屬筒內(nèi);通過(guò)嵌入式不銹鋼環(huán)將探頭緊箍在兩個(gè)中空支架上,再用雙螺母連續(xù)互鎖,該兩前后半圓形中空支架用螺絲固定在帶定位槽的三角形整體板狀型蜂窩狀結(jié)構(gòu)基座上,構(gòu)成其整體化結(jié)構(gòu)。
文檔編號(hào)G01T1/00GK1355438SQ0013331
公開(kāi)日2002年6月26日 申請(qǐng)日期2000年11月23日 優(yōu)先權(quán)日2000年11月23日
發(fā)明者張承模, 馬宇倩, 王煥玉, 徐玉朋 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院高能物理研究所