[发明专利]质谱-能谱一体化高层中性大气探测装置

权利要求书

1.基于能谱分析仪的质谱-能谱一体化高层中性大气探测装置，包括准直区、电离区、离子开关、加速电极、静电分析器、离子接收器、信号处理模块和控制系统，用于阻挡轨道大气离子并仅使轨道大气中性气体分子/原子通过的准直区，由两块具有一定间距的平行金属板构成，两块金属板之间存在电压差；电离区用于使来自准直区的中性气体分子/原子束流转换为离子束流；离子开关区用于控制来自电离区的离子束流能否进入随后的加速电极形成的加速区，离子开关区由两块具有一定间距的平行金属板构成，两块金属板之间存在电压差；加速电极用于提高离子束流中的离子能量，其结构上为具有一定间距的平行金属板，金属板存在电压差，两块金属板中心均有圆孔或狭缝，且为同心结构，离子束流通过进入静电分析器；静电分析器为半圆柱盒式结构，结构上下两部分之间存在电压差，离子束流经过电压差作用偏转后进入离子接收器，然后离子接收器信号输出至信号处理模块，信号处理模块与控制系统相连，控制系统分别给各电子部件供电并控制相关的各区的电压差，从而实现两种工作模式，即能谱分析模式和质谱分析模式，其中能谱分析模式下，控制系统为准直区、电离区、静电分析器、离子接收器、信号处理模块提供电压，而离子开关区和加速电极不提供电压，其不工作；质谱分析模式下，控制系统首先为准直区、电离区、加速电极、静电分析器、离子接收器、信号处理模块提供电压，而后在T0时刻，为离子开关区提供电压，使其加电工作；在T0+nT时刻，离子接收器接收不同中性大气成分对应的离子流，并转换为电流信号，被信号处理模块分析处理,n为自然数。

2.如权利要求1所述的质谱-能谱一体化高层中性大气探测装置，其中，控制系统实现两种工作模式的设置和切换。

3.如权利要求1所述的质谱-能谱一体化高层中性大气探测装置，其中，离子接收器为现有的微通道板或电子倍增器。

4.如权利要求1所述的质谱-能谱一体化高层中性大气探测装置，其中，准直区出口与电离区入口、电离区出口、离子开关区入口、离子开关区出口、加速电极入口、加速电极出口、静电分析器入口处于同一轴线上。

5.如权利要求1所述的质谱-能谱一体化高层中性大气探测装置，其中，能谱分析模式下，控制系统控制静电分析器的分析电压设置为等长时间段内增加等量电压的阶梯形状波形，阶梯数目为任意数，其中离子接收器将离子流转换为电流信号，并由信号处理模块分析。

6.如权利要求1-5任一项所述的质谱-能谱一体化高层中性大气探测装置，其中，电离区包括离子源、腔体；其中离子源在腔体一侧，离子源出口在腔体上设有对应入口，离子源由控制系统供电并控制。