Принципы построения и аппаратурная реализация фотоприемного тракта для регистрации ионизирующего излучения в комплексе "Космический солнечный патруль"

• Автор: Афанасьев, Илья Михайлович
• Шифр специальности: 05.11.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 171 с. : ил.

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

ГЛАВА 1. ПРИБОРЫ, ПРИЕМНИКИ ИЗЛУЧЕНИЯ И МЕТОДЫ РЕГИСТРАЦИИ ИОНИЗИРУЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ СОЛНЦА
1.1 Общие сведения об оптико-электронной аппаратуре для регистрации ионизирующего излучения Солнца на борту КА

1.1.1 Обобщенная схема оптико-электронного прибора для

регистрации излучения Солнца на борту космического аппарата

1Л.2 Спектральный диапазон работы ОЭП для регистрации

ионизирующего излучения Солнца

1Л.З Аппаратурные и методологические трудности в создании и применении ОЭП для регистрации ИСИ на борту КА

1.2 Приборы, приемники излучения и методы регистрации

ионизирующего излучения Солнца

1.2.1. Анализ состояния мониторингов ИСИ

1.2.2 Оптико-электронные приборы для измерения ИСИ
1.2.2.1 Типы оптико-электронных приборов для измерения ИСИ
1.2.2.2 Спектральные приборы для измерения ИСИ
1.2.2.3 Фотометры с дифракционной решеткой для измерения ИСИ
1.2.2.4 Фильтровые фотометры и радиометры для измерения ИСИ
1.2.3 Приемники излучения и методы регистрации ионизирующего излучения Солнца в спектральном диапазоне АХ, = 0,1-200 нм
1.2.3.1 Типы приемников излучения и методы регистрации ИСИ
1.2.3.2 Широкодиапазонные приемники мягкого рентгеновского и вакуумного УФ излучения (АХ = 0,1-200 нм)
1.2.3.3 Приемники мягкого рентгеновского излучения (ДХ=0,1-10 нм)
1.2.3.4 Приемники крайнего УФ излучения (АХ = 10—121 нм)
1.2.3.5 Приемники для измерения линии водорода (АХ=121-122 нм)

1.2.3.6 Приемники дальнего УФ излучения (ДА, = 122-200 им)
1.2.3.7 Учет влияния "солнечной слепоты" приемников излучения
на качество измерения излучения Солнца в диапазоне 0,1-200 нм
1.3 Методология н аппарату ра мониторинга "Космический солнечный патруль"
1.3.1. Методология мониторинга "Космический солнечный патруль"
1.3.2. КУФ спектрометр аппаратуры КСП
1.3.3. Фильтровой радиометр аппаратуры КСП
1.3.4. РУФ спектрометр аппарату ры КСП
Выводы к Главе
ГЛАВА 2. ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА ПРИНЦИПОВ ПОСТРОЕНИЯ И МОДЕРНИЗАЦИИ ФОТОПРИЕМНОГО ТРАКТА АППАРАТУРЫ КСП
2.1 Устройство и принцип работы фотоприемного тракта КСП (до модернизации КСП)
2.1.1. Аппаратурные принципы построения фотоприемного тракта для регистрации ИСИ (до модернизации КСП)
2.1.2. Устройство и принцип работы фотоприемного тракта КСП
2.2 Методики расчетов характеристик фотоприемного тракта КСП
2.2.1. Методика расчета характеристик фотоприемного тракта, регистрирующего излучение в режиме счета фотонов
2.2.2. Методики расчета характеристик фотоприемного тракта КСП
и основные ограничения па его схемно-технические параметры
2.3 Экспериментальные исследования характеристик
фотоприемного тракта аппаратуры КСП
2.3.1. Исследование характеристик приемника излучения
2.3.1.1 Исследование амплитудного распределения импульсов с ВЭУ
2.3.1.2 Счетная характеристика вторично-электронного умножитсля
2.3.2. Исследование характеристик фотоприемного тракта КСП (перед модернизацией)

2.3.2.1 Временное разрешение предусилителя
2.3.2.2 Измерение токовой чувствительности предусилителя
2.3.2.3 Измерение пороговой чувствительности ИСС
2.3.2.4 Динамический диапазон измерения скорости счета импульсов
с приемника излучения
2.4 Обоснование необходимости модернизации электронных устройств аппаратуры КСП
2.4.1 Обоснование перехода к новому ИСС
2.4.2 О необходимости модернизации ГКС
2.4.3 Учет характеристик приемника излучения при модернизации высоковольтных источников питания
2.5 Аппаратурные принципы построения фотонриемного тракта КСП с расширенным динамическим диапазоном измерения
2.6 Исследования по определению условий полного сбора сигнала
солнечного излучения на фотокатоды ВЭУ в КУФ спектрометре
Выводы к Главе
ГЛАВА 3. СХЕМНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ РЕШЕНИЯ И АППАРАТУРНАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ ФОТОПРИЕМНОГО ТРАКТА В КОМПЛЕКСЕ "КОСМИЧЕСКИЙ СОЛНЕЧНЫЙ ПАТРУЛЬ"
3.1 О модернизации аппарату ры "Космический солнечный патруль"
3.2 Разработка измерителя скорости счета с динамическим диапазоном регистрации на шесть порядков
3.2.1. Исходные принципы построения измерителя скорости счета
3.2.2. Основные характеристики разработанного ИСС
3.2.3. Устройство и описание работы измерителя скорости счета
3.3 Разработка генератора контрольного сигнала для
модернизированного ИСС
3.4 Создание высоковольтных источников питания приемников
излучения с расширенным диапазоном регулировки
3.4.1. Принципы построения высоковольтных источников питания
(до 8х1014 квант см”2 с-1 [23]), при недостаточной "солнечной слепоте" приемника излучения (менее семи порядков), может привести к регистрации длинноволнового излучения и значительным погрешностям измерения. Следует заметить, что даже если лабораторные оптические тесты не выявили проблем с фильтрами, они могут возникнуть при. эксплуатации прибора в результате воздействия космических факторов, таких как перепады давления и температуры, влияние радиационных потоков, космической пыли, собственной атмосферы КА, ^выхлопов двигательных установок КА, и т.п. Так что высокая чувствительность в рабочей спектральной области и резкий спад эффективности регистрации к ближнему УФ, видимому и Ж излучениям (т.е. "солнечная слепота"), является непременным условием для применения приемника излучения в аппаратуре мониторинга ИСИ. И если приемник излучения не обладает такими свойствами, то:
- для фильтровых приборов это ужесточает требования на качество изготовления фильтров-пленок, а также к отсутствию зазоров на стыке фильтров и диафрагм-держателей на уровне, большем 10”8 от рабочей площади каждого фильтра [5];
- для спектральных приборов необходимы специальные меры для ограничения рассеянного света.
Такие требования к приемникам излучения, фильтрам и приборам трудны для разработчиков космической аппаратуры безоконной оптики, что, как указывается в работе [5], служит одной из причин отсутствия до настоящего времени полноценного постоянного мониторинга абсолютных потоков и спектрального состава излучения Солнца в области 0,8-119 нм. В работах [5,80] продемонстрировано, что лучшая "солнечная слепота" (до Ю“10 от рабочего участка спектра уже при X « 270 нм, см. рис. 1.5) имеет место для ВЭУ, изготавливаемого в ГОИ и применяемого в аппаратуре КСП [88]. В этом можно убедиться, сопоставив кривые эффективностей алмазных и кремниевых приемников излучения на рис. 1.6-1.8 и ВЭУ на рис. 1.5. Сравнение "солнечной слепоты", выполненное исходя из интенсивности спектра спокойного Солнца [16] с учетом квантовых эффективностей