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。     

空间用小型飞行时间质谱计研制及性能评价

质谱计是一种能够精细分析物质成分的科学仪器,在航天活动中起着越来越重要的作用。为了满足空间探测的需求,研制了小型飞行时间质谱计,并对其性能进行了评价。研制的飞行时间质谱计由电子轰击源、垂直引入反射式飞行时间质量分析器和电子学部分组成,体积为300 mm×200 mm×200 mm,质量为13.4 kg,功耗为25 W,分辨率优于359 FWHM,质量数范围为1～502 amu,对C₄H₁₀的检测限为1.3×10^-5（质量分数）。     

小型电容薄膜真空规的设计

商用电容薄膜真空规存在体积大、重量重等问题,无法满足深空探测中真空测量需求,因此设计了一种小型电容薄膜真空规.设计中采用倒T型结构固定极板和防热变形结构,防止测量过程中温度变化导致的规管部件热变形;采用面积相同的双电极结构,消除测量过程中外界杂散电容和温度变化引起的测量信号偏差.小型电容薄膜真空规整体尺寸为φ42×24 mm,重量小于200 g,测量下限为10-2 Pa,测量不确定度预计小于5％,能适应较宽的工作温度范围,可以满足深空探测需求.     

磁悬浮转子真空计的研究历程

磁悬浮转子真空计被广泛应用于各个领域,在10^-4-1 Pa下具有相当高的精确度,以其优越的性能在其中占有重要地位,被广泛用于传递标准。然而,残余阻尼的存在严重影响了磁悬浮转子真空计的下限扩展,其中以涡流效应的影响最为显著,相对于涡流效应,测量产生的弛豫效应和科里奥利效应可以忽略不计。本文简要介绍了磁悬浮转子真空计的结构和原理,概述了其研究历程,重点阐述了残余阻尼和切向动量传递系数的相关研究,并分析并总结了一些重要因素对它们的影响。残余阻尼的相关研究主要从涡流效应、温度效应、弛豫效应、科里奥利效应和振动这几个方面进行了介绍;在切向动量传递系数方面上,主要说明了气体种类和压力对它的影响。最后提出了一些改进猜想及后续工作的研究方向。     

真空测试计量技术及其航天应用

真空测试计量技术是确保载人航天、探月工程、北斗导航等重大航天工程顺利实施的重要基础。围绕计量发展和航天发展建设对真空测试计量提出的新任务、新要求,真空测试计量发展在深度、广度及维度上表现出强劲的态势。近年来,围绕国家重大战略需求,瞄准真空测试计量技术核心科学问题,开展了面向航天应用的真空测试计量原始创新研究,实现了由真空中性气体测试计量向空间电推进真空等离子体测试、卫星充放电真空模拟测试、真空环境下空间计量等交叉领域的拓展,并在月球样品采样、飞船交会对接、空间守时原子钟研制、卫星平台升级换代、卫星安全防护等应用中发挥了至关重要的作用。     

基于Fabry-Perot光学干涉腔的真空计量装置研究进展

随着国际单位制向量子化转变,基于光学方法的真空计量技术成为该领域的研究热点,最具代表性的是基于Fabry-Perot光学干涉腔的真空计量方法.介绍了该方法的测量原理,并对以美国NIST、瑞典Ume?和日本AIST等为代表的计量机构的研究进展进行了简要概述.介绍了本课题组研制的1台基于Fabry-Perot光学腔的真空计...     

基于lTS-90的饱和水蒸气压表（0~100℃）

质谱计的结构简单、扫描速度快、质量检测范围大,是深空探测任务中最常用的原位分析仪器。同时质谱分析是直接分析物质组成的手段,在解决月球是否存在水冰的问题上具有不可替代的优势。质谱计测水过程中,由于水气具有强吸附性、很难完全去除,给测量结果的精度带来了挑战。文章介绍了目前质谱计标定水丰度方法的研究,包括制备校准水气及优化校准流程。制备校准水气的方法可以分为：控温膨胀法、流量计法和反应制备法;优化校准流程的方法可以分为：利用容积膨胀校准、基于恒定流导校准、借助其他气体校准和优化校准程序。最后阐述了深空探测任务中的质谱计校准水、测水方案。并针对中国探月四期的任务要求,提出了一种基于小孔流导的校准方法。为深空环境下质谱计校准水气的技术发展提供参考。

     

毫秒量级快速动态真空校准稀薄气体非定常流动研究

对毫秒量级快速动态真空标准压力建立过程进行分析,获得了经实际气体特性和温度变化修正的动态真空标准压力理论模型,分析表明:上游室压力呈指数规律衰减,快速开合超高真空插板阀打开时间和限流小孔流导值是决定标准压力建立时间的关键因素。此外,在阻塞流态下,对气体膨胀过程进行数值模拟,并做了实验验证。结果表明:上游室压力均匀变化,意味着被校真空计安装位置不会影响校准结果;上游室温度下降呈现出较大梯度,实验测量时应将热电偶尽量布置在上游室中心位置;理论和模拟压力与实测压力最大不确定度分别为10%和4.65%,表明该校准系统能够在毫秒量级的时间内产生可以预测的压力变化;实际气体特性修正因子值为1,可忽略其对标准压力建立的影响;限流小孔流导最大和最小值相差0.8,证明了推导标准压力模型时假设小孔流导为定值的合理性。     

碳纳米管阴极电离真空计研制及其性能研究

碳纳米管阴极电离真空计在超高/极高真空测量中具有广阔应用前景,基于碳纳米管阴极研制了测量范围10^-9~10^-4 Pa的电离真空计,真空规管包括了碳纳米管阴极、门极、阳极、反射极和收集极,电路控制系统由高压电源、微弱离子流测量和控制电路组成。实验研究结果表明,不锈钢衬底上直接生长制备的碳纳米管阴极性能良好,开启场强和阈值场强分别为1.9 V/µm和3.9 V/µm,当阳极电流为42 µA时,碳纳米管阴极电离真空计本底干扰可降低到1.81×10^-9 Pa。     

10-9~10-1Pa宽量程电离真空计研制与性能研究

热阴极电离真空计的压力测量范围可覆盖超高真空、高真空和中低真空,该真空计广泛应用于各类真空装备。依据电离真空计工作原理,对电离真空计的本底干扰离子流I_r⁺进行了理论分析,讨论了气体分子热脱附、软X射线效应、ESD效应等多个因素对I_r⁺的影响,优化了规管尺寸和制备工艺,研制了真空规管,将本底干扰降低到2×10^-9Pa以下,并研制了配套的电控单元,使微弱离子流测量下限达到0.1 pA量级。该宽量程电离真空计产品的实测范围达到1.26×10^-9～6.02×10^-1Pa,灵敏度波动小于±11%。