空间小型磁偏转质谱计的研制

随着我国空间探测的不断发展和精细化研究,质谱计在航天活动中起着越来越重要的作用,但空间用质谱计很难从国外进口,为了解决我国空间探测的急需,我们研制了完全自主知识产权的空间小型磁偏转质谱计,2012年11月在我国新技术试验卫星上实现了成功搭载,已经过近两年时间的空间测试,探测出了地球卫星轨道上的气体成分以及卫星放出的气体成分,空间小型磁偏转质谱计的研制成功将为后续质谱计在空间的广泛应用打下坚实的基础。空间小型磁偏转质谱计由物理部分、电控单元、高压电源三部分组成,体积170 mm×165 mm×165 mm,质量4.5 kg,功耗18 W,质量数范围:1~90 u,最小可检离子流10-13A。     

离子在磁分析器中的运动轨迹模拟计算

在小型磁偏转质谱计研制过程中,对带电离子在磁分析器中的运动轨迹的模拟计算是必不可少的。在采用有限元法分析并计算了磁分析器空间磁场的分布情况基础上,考虑边缘磁场效应,对带电离子在磁分析器中的运动轨迹进行了模拟计算,其模拟结果为小型磁偏转质谱计的离子源和接收器位置确定提供了重要的理论依据。     

静态膨胀法真空标准校准下限延伸方法研究

影响静态膨胀法真空标准校准下限的主要因素是器壁放气,本文提出了使用非蒸散型吸气剂泵(NEGP)消除器壁放气影响来延伸校准下限的方法.NEGP对惰性气体无抽速,当以惰性气体作为校准气体时,NEGP既维持了校准室中的超高真空本底,又不改变校准室内惰性气体的气体量,从而保证气体静态膨胀时波义耳定律严格成立,使标准压力能够准确计算.这种方法将静态膨胀法真空标准校准能力的下限延伸到了10-7Pa量级.     

升压法测量小孔分子流流导的方法研究

在真空系统中,流导作为主要性能参数需要精确测量.介绍了升压法测量小孔分子流流导的测量原理、测量方法、计算公式和不确定度的评定方法.通过对一小孔流导实际测量和不确定度评定,得出升压法测量流导的合成标准不确定度为2.0%,并用线性真空计测量流导的方法对同一小孔的流导测量结果进行了验证.升压法测量流导的方法简单、测量方便,适合于流导的快速测量.     

标样气体进样系统

标样气体进样系统用于质谱计的标样气体校准 ,以获得准确的测量数据。介绍了标样气体进样系统的结构、工作原理及进样方法 ,给出了标样气体配置的不确定度分析和测试结果。     

磁悬浮转子真空计转子轴向悬浮建模与优化设计北大核心CSCD

为满足磁悬浮转子真空计球形转子在真空中的轴向位移测量与悬浮控制需求,针对其同时加载悬浮直流电流和电涡流传感器交流激励的悬浮系统,建立了基于交流电桥结构的交直流耦合的频域模型。采用四阶龙格库塔法解算其悬浮过程的位移响应,结果显示交流激励的加载为磁悬浮系统引入了非线性因素。制作空气磁芯的电涡流传感器线圈,设计测量电路并制作PCB板,实验分析交流激励产生的电涡流对磁悬浮转子真空计转子悬浮控制的影响。通过对线圈半径参数进行优化实现了对交流作用所产生影响的控制,为磁悬浮转子真空计的优化设计提供了理论指导。     

分流法超高/极高真空校准装置性能研究

分流法超高／极高真空校准装置由极高真空（XHV）系统、超高真空（UHV）系统、流量分流系统三部分组成。使用磁悬浮涡轮分子泵和非蒸散型吸气剂泵组合抽气在XHV校准室获得了10^-10 Pa的极高真空；采用的分流法真空规校准方法，使压力校准下限延伸到了10^-10 Pa；利用非蒸散型吸气剂泵对惰性气体无抽速的特性，使用惰性气体校准时，减小了校准下限的不确定度；校准装置的校准范围为（10^4～10^-10）Pa，合成标准不确定度为1．5％～3．5％。     

小型磁偏转质谱计离子源性能参数的模拟研究

离子源是磁偏转质谱计的核心,离子源的聚焦和离子引出效率对其工作性能有着重要影响。采用SIMI-ON-3D 8.0软件建立了应用于小型磁偏转质谱计的电子轰击型离子源模型,计算了离子的运动轨迹,采用相空间分析方法,得到静电透镜聚焦处离子的位置聚焦半径和速度聚焦半径,分析了离子源各参数对聚焦和离子引出效率的影响。研究结果表明当S和α狭缝分别加负偏压时,离子束在运动过程中能够两次聚焦,从而得到很好的聚焦性能和引出效率,为离子源优化设计提供重要的理论依据和实验指导。     

四极滤质器中离子振荡周期影响因素研究

位于四极滤质器稳定区中的离子,在x、y方向上的振荡幅度近似为周期性变化。取两个相邻最大振幅之间的时间间隔作为离子振荡周期。对于由射频激励信号(正弦波形式)驱动的四极场,离子振荡周期受到射频频率、工作点a、q值等参数的影响。本文通过对四极场中离子运动轨迹的数值分析,发现离子振荡频率随射频频率的变化呈线性关系,随工作点a、q值的变化近似于幂函数关系。     

静态膨胀法真空标准容积比测量及不确定度评定

静态膨胀法真空标准是真空计量的基础标准,其校准的精度在很大程度上取决于容积比测量的精度。选用一台高压力气体活塞压力计测量膨胀前气体的压力;利用电容薄膜真空计作为比较器,用一台低压力数字式气体活塞压力计测量膨胀后气体的压力;对静态膨胀法真空标准的容积比进行了测定,并对测量结果进行了不确定度的评定。