Детектор для измерения физических параметров микрометеоритов Советский патент 1992 года по МПК H01J47/00 

Изобретение относится к космической технике, а точнее к детекторам используемым для измерения физических параметроа микрометеоритов на космических аппаратах.

Для изучения свойств метеорной материи наиболее перспективными являются многопараметрические детекторы, которые позволяют измерять не один (например, энергию), а несколько параметров микрометеоритов (например, энергию, массу, скорость и т.д.).

Известен детектор для измерения энергии микрометеоритов, в котором используется ударное возбуждение люминесценции. Детектор состоит из люминесцентной панели и фотоэлектронного умножителя.

Известен также детектор для измерения массы и скорости микрометеоритов, состоящий из двух разнесенных конденсаторов и пьезоэлементов, причем один из конденсаторов и

пьезоэлемент наклеены на единую подложку.

Из существующих детекторов наиболее близким по технической сущности к предложенному является плазменный или ионизационный детектор, который состоит из плоской или сферической подложки, коллектора для сбора положительных ионов (катода), образующихся при высокоскоростном ударе частицы о подложку, и источника постоянного напряжения

При высокоскоростном ударе Meteорной частицы о подложку происходитионизация материала) подложки и частицы. Образовавшиеся положительны б ионы собираются коллектором, находящимся под отрицательным потенциалом относительно подложки. Время нарастания переднего фронта -импульса тока пропорционально скорости частицы, а величина импульса тока массе и скорости частицы. Описанный детектор позволяет измерять массу и

скорость метеорного тела, и не обес печивает измерения его плотности.

Целью изобретения является одновременное измерение массы, скорости, энергии и плотности микрометеоритов, т.е. расширение функциональ ных возможностей детектора,

Для достижения поставленной цели в детекторе, содержащем подложку и коллектор ионов, подложка изготавливается из двух слоев металла и л.И электрика, расположенного между ними, причем слои соединены с источником постоянного напряжения.

На чертенсе показана функциональная схема детектора и измерительног устройства.

Детектор содержит подложку, состоящур из металлической пленки 1, диэлектрика 2, металлической пластины 3s и коллектор k ионов. Между пластиной 3 и пленкой 1 приложено постоянное напряжение от источника 5, 8 цепь которого включен резистор соединенный с измерительным устройством 6 Коллектор соединен с устройством 7, служащим для измерения амплитуды и длительности переднего фронта импульса тока.

Толщина h пленки 1 выбирается из условия , где Р - максимальная глубина кратера, образующегося при высокоскоростном ударе,

Толщина h пленки 1 выбирается изусловия h Р, где Р - максимальная глубина кратера, образующегося при высокоскоростном ударе. Таким образом, диэлектрик во всем рабочем диапазоне не пробивается микрометеоритами. При высокоскоростном уда-ре микрометеорита о подложку (пленку 1) образовавшиеся положительные .ионы под действием электрического поля собираются на коллекторе . Одновременно с этим ударная волна распространяется вглубь преграды (через диэлектрик 2), сжимая и наревая материал преграды. На основании исследований свойств материалов под высоким давлением поведение диэлектриков описывается следующим выражением:

R R е fT

(1)

00 f

00 сопротивление при Т СХЭ-,

Е - энергия активации-, k - постоянная Больцмана} Т - температура. Для давлений и температур, возникающих при высокоскоростном ударе о полубесконечную преграду, можно записать

0г

0,4 0.6 1Л L Vl t

(2)

,v,

-Ji§:19l.P.

(3)

-

л

1,63

5То

Подставляя равенство (2) в лу (З) и полученное выражение формулу (1), находят удельное тивление: г зГ

Нгтото 1.

А -ТО

р р

ехр

TFoeTlo-

оо

Проинтегрировав формулу (k) по толщине диэлектрика, получают выраение для электрического сопротивлеия диэлектрика -в момент возбуждеия ударной волны. Таким образом, измеряя давление по изменению сопротивления высокоомного резистора, можно определить произведение L«VQ, а, измеряя скорость и массу микрометеорита по амплитуде и скорости нарастания переднего фронта импульса тока, можно определить плотность метеорного тела.

Описанный детектор позволяет увеличить число измеряемых параметров.

Он прост по конструкции и может быть изготовлен при существующих технологических методах тонкопленочной микроэлектроники. Детектор является более помехозащищенным за счет совмещения двух сигналов, полученных на основе двух различных физических явлений.

.ДЕТЕКТОР ЛЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ФИЗИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ НИКРОМЕТЕО- РИТОВ, содержащий подложку, кол- •лектор ионов и источники постоянного напряжения, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей детектора, подложка выполнена из двух слоев металла и располо- женно'й между ними пленки диэлектрика, причем слои металла соединены с источником постоянного напряжения.