1 中国科学院国家空间科学中心复杂航天系统电子信息技术重点实验室，北京 100190
2 中国科学院大学，北京 100049
基于微型X射线闭管的X射线荧光谱仪是深空探测新一代元素就位分析技术，研制了一款微型微焦斑X射线闭管作为X射线荧光分析的激发源。设计了一种新型的单极静电聚焦透镜，仿真模拟了电子聚焦光学结构尺寸对电子束运动轨迹的影响，并对静电聚焦结构的形状和尺寸进行了优化。完成了微型一体化X射线源的加工和装调，搭建了X射线源性能测试装置。微型一体化X射线源工作电压2~50 kV、X射线强度不稳定性为0.3%、高压不稳定性为0.21%。在高压50 kV、电子电流50 μA的情况下，微型一体化X射线源的总功耗5 W，焦斑尺寸177 μm×451 μm，可以满足深空探测行星表面物质成分原位分析需求。
元素原位分析 微型X射线闭管 微焦斑 静电聚焦透镜 光学学报
2023, 43(14): 1434002
1 中国科学院国家空间科学中心, 北京 100190
2 中国科学院大学, 北京 101400
3 中国电子科技集团公司第五十五研究所, 江苏南京 210016
极弱光成像或者单光子成像在夜视、侦查以及空间科学等诸多领域都有迫切的应用需求。电子轰击型有源像素传感器(Electron Bombarded Active Pixel Sensor, EBAPS)具有高灵敏、高分辨率、低噪声、小体积、低功耗的特性, 正成为新一代先进的极弱光成像传感器。针对自主开发 EBAPS的应用需求, 选取了国内生产的有源像素像传感器(Active Pixel Sensor, APS)进行了相机电路开发。并针对穿戴式的资源约束, 选用了小尺寸、低功耗的 FLASH型 FPGA为主控芯片, 完成了 APS相机电路的软硬件设计与开发。测试显示, 在视频工作情况下, 整机功耗 0.6 W, 电子学噪声 6.7 mV, 基本实现了微型低功耗的相机要求, 为穿戴式 EBAPS相机研制奠定了基础。
电子轰击型有源像素传感器 极弱光成像 低功耗 electron bombarded active pixel sensor, FLASH FPGA FLASH FPGA
1 中国科学院国家空间科学中心, 北京 100190
2 中国科学院大学, 北京 100049
传统的质心算法面临着光学像差和随机噪声对质心位置提取精度影响很难减小的问题。为了解决这一问题,对星敏感器所成星点像进行分析,结合星敏感器光学系统的调制传递函数和图像传感器像素频率响应特性,提出了一种基于星点像重采样的星敏感器质心定位算法。根据夫琅禾费衍射理论计算出离焦光学系统的点扩展函数,并对重采样质心算法的系统误差分布进行仿真,结果显示,该算法在不同像差条件下的系统误差均方根都小于0.01 pixel。用星敏感器产品进行了质心提取系统误差测量实验,重采样质心算法的系统误差为0.008 pixel,相比传统正弦曲线补偿方法的精度提高了66%。仿真和实验结果表明:基于星点像重采样的质心算法精度高,受光学系统像差的影响小,是提高星敏感器测量精度的一种有效方法。
测量 星敏感器 质心定位 星点像重采样 频域分析
Author Affiliations
Abstract
1 National Space Science Center, Chinese Academy of Science, Beijing 100190, China
2 University of Chinese Academy of Science, Beijing 100190, China
The vacuum-sealed miniature modulated x-ray source (VMMXS) with a hot cathode is fabricated via the single-step brazing process in a vacuum furnace. An experiment following the VMMXS is implemented to present its performances, including the influence of grid electrode potential on x-ray intensities. The modulation type of the grid electrode as a switch is proposed, and its feasibility is successfully demonstrated. It is noteworthy to discover a phenomenon for the first time, to the best of our knowledge, that the high repetition frequency grid pulse of the VMMXS has a significant effect on the x-ray intensity. The probable cause for this new finding is analyzed.
340.7480 X-rays, soft x-rays, extreme ultraviolet (EUV) 230.6080 Sources 260.6048 Soft x-rays 300.6560 Spectroscopy, x-ray Chinese Optics Letters
2016, 14(7): 073401
1 中国科学院国家空间科学中心, 北京 100190
2 中国科学院大学, 北京 100049
为提高微型星敏感器的质心定位精度, 提出了一种利用外差式激光干涉装置标定图像传感器像素位置偏差的方法, 并就像素位置偏差对星点像质心定位精度的影响进行了仿真研究。在噪声忽略不计的情况下, 当像素位置偏差服从(-0.02, 0.02)上的均匀分布时, 补偿系统误差能够使星点定位精度从0.008 pixel提高到0.002 pixel。而如果加入服从N(0, 5.52)的高斯白噪声, 当像素位置偏差服从(-0.02, 0.02)上的均匀分布时, 补偿像素位置偏差能使定位精度从0.020 pixel提高到0.018 pixel; 当像素位置偏差服从(-0.04, 0.04)上的均匀分布时, 补偿像素位置偏差能使定位精度从0.026 pixel提高到0.018 pixel, 提高了31%。这说明标定像素位置偏差对提升质心定位精度有显著作用, 为发展高精度微型星敏感器提供了一种新的技术手段。
质心定位精度 微型星敏感器 像素位置偏差 外差式激光干涉装置 centroid position accuracy miniature star tracker pixel displacement heterodyne laser interferometry 红外与激光工程
2016, 45(12): 1217007
