Устройство регистрации микрометеороидов и частиц космического мусора
Владельцы патента RU 2476908:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С.П. Королева (национальный исследовательский университет)" (СГАУ) (RU)
Изобретение относится к области космической технике, в частности для регистрации микрометеороидов и частиц космического мусора. Сущность изобретения заключается в том, что устройство регистрации микрометеороидов и частиц космического мусора содержит подложку, состоящую из металлической пленки, диэлектрика и металлической пластины, при этом металлическая пленка разделена зигзагообразным зазором на две половины, первая половина подключена к минусу источника питания и второму усилителю, а вторая половина соединена с земляным электродом источника питания, причем ширина полосков первой половины больше ширины полосков второй половины, над металлической пленкой установлена металлическая сетка, соединенная с плюсом источника питания и первым усилителем, над металлической сеткой установлена заземленная сетка, оба усилителя соединены с блоком обработки сигналов и регистрации заряда частицы. Технический результат - увеличение информативности устройства и упрощение конструкции детектора. 2 ил.
Устройство предназначено для использования в космической технике, в частности для регистрации микрометеороидов и частиц космического мусора.
Известно устройство (A.C. №1830499, МПК G01E 1/34, опубликованное 13.10.92), включающее в себя плоскую мишень с отверстиями, приемник ионов, блок обработки информации.
Наиболее близким по технической сущности к заявленному устройству является детектор для измерения физических параметров микрометеоритов (А.С. 632264, МПК H01J 47/00, опубликованное 15.05.92).
Детектор для измерения физических параметров микрометеоритов содержит подложку, состоящую из металлической пленки, диэлектрика и металлической пластины, и коллектора ионов. Между пластиной и пленкой приложено постоянное напряжение от источника питания, в цепь которого включен резистор, соединенный с измерительным устройством. Коллектор соединен с устройством, служащим для измерения амплитуды и длительности переднего фронта импульса тока.
Недостатком такого устройства является сложность изготовления детектора (изготовление коллектора трудоемкий процесс, а неточность изготовления ведет к ошибке в обработке информации с коллектора ионов) и низкая информативность выходных данных.
Задачей изобретения является увеличение информативности устройства и упрощение конструкции детектора микрометеороидов и частиц космического мусора.
Поставленная задача достигается тем, что устройство регистрации микрометеороидов и частиц космического мусора содержит подложку, состоящую из металлической пленки, диэлектрика и металлической пластины, согласно изобретению металлическая пленка разделена зигзагообразным зазором на две половины, первая половина подключена к минусу источника питания и второму усилителю, а вторая половина соединена с земляным электродом источника питания, причем ширина полосков первой половины больше ширины полосков второй половины, над металлической пленкой установлена металлическая сетка, соединенная с плюсом источника питания и первым усилителем, над металлической сеткой установлена заземленная сетка, оба усилителя соединены с блоком обработки сигналов и регистрации заряда частицы.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на Фиг.1 изображено устройство регистрации микрометеороидов и частиц космического мусора, на Фиг.2. изображены графики изменения напряжения во времени.
Устройство регистрации микрометеороидов и частиц космического мусора содержит заземленную сетку 1, металлическую сетку 2, подключенную к плюсовому питанию, подложку, состоящую из металлической пленки, которая делится зигзагообразным зазором на две половины, вторая половина 3 соединена с земляным электродом источника питания, а первая половина 4 подключена к минусу источника питания, диэлектрика 5 и металлической пластины 6, первый усилитель 7, второй усилитель 8, блок обработки сигналов и регистрации заряда частицы 9.
Принцип работы устройства следующий. Заземленная сетка 1 защищает устройство от внешних помех. При пролете через металлическую сетку 2 микрометеороида или частицы космического мусора на ней наводится заряд, эквивалентный заряду пролетевшей частицы. При высокоскоростном ударе частицы о подложку происходит ионизация материала подложки и частицы, а также инициируется процесс распространения ударных волн в подложке, при этом изменяется электропроводность диэлектрика. При этом образовавшиеся положительные ионы собираются на первой половине металлической пленки 4 под действием электрического поля, которое возникает между первой половиной металлической пленки 4, второй половиной металлической пленки 3 и металлической сеткой 2. Сигналы с металлической сетки 2 и первой половины металлической пленки 4 усиливаются соответственно с помощью первого усилителя 7 и второго усилителя 8. Примерный вид сигналов на выходе усилителей 7, 8 представлен на Фиг.2.
Тогда параметры микрометеороида или частицы космического мусора можно определить, используя зависимости:
;
;
;
;
где Q+, m, V - заряд, масса и скорость микрометеороида или частицы космического мусора, С, β - константы, зависящие от материалов и размеров устройства регистрации микрометеороидов и частиц космического мусора, Q - площадь заштрихованной части под кривой U7 на Фиг.2, tф - передний фронт сигнала U7, показанного на Фиг.2.
Сигналы с усилителей 7, 8 поступают на блок обработки сигналов и регистрации заряда частицы, на выходе которого формируются параметры микрометеороида или частицы космического мусора, ударившей по подложке.
Преимуществом данного устройства по сравнению с другими аналогичными устройствами является то, что оно позволяет измерять заряд микрометеороида или частицы космического мусора, а также скорость пролета микрометеороида или частицы космического мусора между металлической сеткой и мишенью. Также приемник ионов выполнен в виде первой половины металлической пленки 4, что облегчает процесс изготовления устройства регистрации микрометеороидов и частиц космического мусора.
Устройство регистрации микрометеороидов и частиц космического мусора, содержащее подложку, состоящую из металлической пленки, диэлектрика и металлической пластины, отличающееся тем, что металлическая пленка разделена зигзагообразным зазором на две половины, первая половина подключена к минусу источника питания и второму усилителю, а вторая половина соединена с земляным электродом источника питания, причем ширина полосков первой половины больше ширины полосков второй половины, над металлической пленкой установлена металлическая сетка, соединенная с плюсом источника питания и первым усилителем, над металлической сеткой установлена заземленная сетка, оба усилителя соединены с блоком обработки сигналов и регистрации заряда частицы.
