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空间低能离子探测器地面标定系统的研制

丘丙林  
【摘要】:空间中存在着大量的离子,它与各类空间天气现象密切相关。静电分析器和飞行时间质谱仪作为离子能谱和质谱测量的主流仪器,已经在许多空间探测任务中被使用。这篇论文围绕着结合了静电分析器和飞行时间质谱仪的离子探测器的研制进行了两方面的工作。第一个工作是对半空间宽能谱太阳风离子探测分析器的反射式线性电场飞行时间质谱仪部分进行了仿真设计,仿真给出了反射式线性电场飞行时间质谱仪各项性能参数。第二个工作是设计并研制了空间低能离子探测分析器的地面标定系统,该系统含有多种功能可以辅助探测器的标定实验。本论文总共分为五章:第一章主要概括性地介绍了空间的粒子环境以及对空间粒子进行科学探测的要求,同时还简要地分析了空间粒子探测常见的误差来源。第二章主要对粒子探测器的各项知识进行概述,首先对探测器探测的基本思路和过程进行简要的讲解,然后介绍了各类常用的粒子探测器。第三章的内容是反射式线性电场飞行时间质谱仪的仿真设计,对质谱仪的结构和电压进行拟定,并研究其对各种空间粒子的分辨能力,同时确定质谱仪的各项关键指标参数,并建立式子描述参数间的函数关系。结果表明该设计满足空间粒子探测的要求并可以为质谱仪的实际研制和使用提供指导。第四章的内容是空间低能离子探测分析器的地面标定系统的设计和研制。设计了一套功能丰富、通用性强的地面标定系统。该系统可模拟出探测器标定实验所需的空间等离子体环境,并具有真空室内部压强监控、离子束流衰减和使平行处理、离子束流监测(截面分布监测、强度监测和能量监测)等标定实验辅助功能。实验表明:该地面标定系统的各项性能参数指标满足研制要求和实验需求。第五章是本文的总结与展望。


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