[发明专利]质谱-能谱一体化高层中性大气探测装置

摘要

本发明公开了一种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，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；离子束流进入加速区并进入静电分析器；再经过电压差作用偏转后进入离子接收器，信号输出至信号处理模块，从而实现两种工作模式，即能谱分析模式和质谱分析模式。本发明的探测装置能在能谱分析模式下获得中性大气速度和温度，质谱分析模式下可鉴别中性大气中各分子原子类型及其数密度。

主权项

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。/n