一種雙通道空間磁偏轉(zhuǎn)質(zhì)譜計(jì)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及儀器儀表技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種雙通道空間磁偏轉(zhuǎn)質(zhì)譜計(jì)。
【背景技術(shù)】
[0002]磁偏轉(zhuǎn)質(zhì)譜計(jì)(Mass spectrometer)是一種進(jìn)行質(zhì)譜分析的儀器，即根據(jù)帶電粒子在磁場(chǎng)中能夠偏轉(zhuǎn)的原理，按物質(zhì)原子、分子或分子碎片的分子量差異進(jìn)行分離和檢測(cè)物質(zhì)組成的一類儀器。磁偏轉(zhuǎn)質(zhì)譜計(jì)以離子源、磁質(zhì)量分析器和離子檢測(cè)器為核心。隨著我國(guó)航天技術(shù)的發(fā)展，質(zhì)譜分析技術(shù)也開(kāi)始起著越來(lái)越重要的作用，如磁偏轉(zhuǎn)質(zhì)譜計(jì)可用于衛(wèi)星軌道氣體成分檢測(cè)、空間誘導(dǎo)環(huán)境污染檢測(cè)、生保系統(tǒng)中的大氣檢測(cè)、空間環(huán)境模擬設(shè)備釋氣檢測(cè)等各個(gè)方面，從而保證航天型號(hào)產(chǎn)品的質(zhì)量。
[0003]現(xiàn)有的磁偏轉(zhuǎn)質(zhì)譜計(jì)離子流檢測(cè)方法是采用單通道離子流檢測(cè)，這種質(zhì)譜計(jì)的質(zhì)量數(shù)范圍小，而且增加了高壓電源的設(shè)計(jì)難度；文獻(xiàn)“Lunar orbital mass spectrometerexperiment.NASA Contract N0.NAS 9-10410”中報(bào)道了美國(guó)用于月球軌道探測(cè)的磁偏轉(zhuǎn)質(zhì)譜計(jì)，其采用了偏轉(zhuǎn)角均為90°的兩個(gè)電子倍增器進(jìn)行離子流的收集和檢測(cè)，如圖1所示，兩個(gè)電子倍增器平行放置，但是由于電子倍增器本身的體積較大，平行放置時(shí)就會(huì)增加整個(gè)質(zhì)譜計(jì)的體積，從而大大增加了質(zhì)譜計(jì)的重量，難以滿足小行星等空間探測(cè)中對(duì)質(zhì)譜計(jì)體積小、重量輕的要求。同時(shí)，該方案中小質(zhì)量數(shù)離子流檢測(cè)時(shí)需要較高的掃描電壓，大大地增加了高壓電源的設(shè)計(jì)難度，并且延長(zhǎng)了離子流檢測(cè)的響應(yīng)時(shí)間。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]有鑒于此，本發(fā)明提供了一種雙通道空間磁偏轉(zhuǎn)質(zhì)譜計(jì)，能夠減小質(zhì)譜計(jì)的體積和重量，且能有效降低高掃描電壓，縮短離子流檢測(cè)的響應(yīng)時(shí)間。
[0005]本發(fā)明的雙通道空間磁偏轉(zhuǎn)質(zhì)譜計(jì)包括:離子源、飛行管道、磁質(zhì)量分析器和兩個(gè)離子流檢測(cè)器，離子源產(chǎn)生的離子通過(guò)飛行管道進(jìn)入磁質(zhì)量分析器；所述磁質(zhì)量分析器的離子流出射端面由一個(gè)豎直面和一個(gè)斜面組成，第一離子流檢測(cè)器垂直安裝在磁質(zhì)量分析器的離子流出射端面的豎直面上，且該第一離子流檢測(cè)器的軸線方向與磁質(zhì)量分析器離子流入射方向的夾角為90° ;第二離子流檢測(cè)器垂直安裝在磁質(zhì)量分析器的離子流出射端面的斜面上，且該第二離子流檢測(cè)器的軸線方向與磁質(zhì)量分析器離子流入射方向的夾角為
(100。?120。) O
[0006]進(jìn)一步地，所述第二離子流檢測(cè)器盡量靠近離子源。
[0007]有益效果:
[0008]本發(fā)明在已有的磁偏轉(zhuǎn)質(zhì)譜計(jì)離子流檢測(cè)方法的基礎(chǔ)上，改變了磁質(zhì)量分析器離子出口端面的結(jié)構(gòu)，由原來(lái)的臺(tái)階形狀變?yōu)橐粋€(gè)斜面加一個(gè)豎直面，并將兩個(gè)離子流檢測(cè)器的軸線和磁質(zhì)量分析器離子流入射方向的夾角分別設(shè)計(jì)為90°和(100°?120° )檢測(cè)離子流，并使偏轉(zhuǎn)角(100°?120° )的離子流檢測(cè)器盡量靠近于離子源的一側(cè)，有效利用了離子源右側(cè)的閑置空間，減小了磁質(zhì)量分析器的體積，從而減小整個(gè)質(zhì)譜計(jì)的體積，進(jìn)而大大減輕質(zhì)譜計(jì)的重量，實(shí)現(xiàn)空間質(zhì)譜計(jì)的小型化，使其能夠在更多的空間探測(cè)中得到廣泛應(yīng)用。同時(shí)，由于用于檢測(cè)小質(zhì)量數(shù)離子的離子流檢測(cè)器與磁質(zhì)量分析器離子流入射方向的夾角為(100°?120° )、并盡量靠近離子源，減小了小質(zhì)量數(shù)離子流偏轉(zhuǎn)半徑，從而減小了小質(zhì)量數(shù)離子檢測(cè)時(shí)所需的高掃描電壓，降低了離子源中高壓電源的設(shè)計(jì)難度，同時(shí)可避免高電壓氣體放電，保證空間質(zhì)譜計(jì)電源設(shè)計(jì)的可靠性。同時(shí)，掃描電壓降低時(shí)，在步長(zhǎng)一定的情況下減小了離子流檢測(cè)的響應(yīng)時(shí)間，實(shí)現(xiàn)空間質(zhì)譜計(jì)的快速測(cè)量。
【附圖說(shuō)明】
[0009]圖1為美國(guó)用于月球軌道探測(cè)的磁偏轉(zhuǎn)質(zhì)譜計(jì)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0010]圖2為本發(fā)明的磁偏轉(zhuǎn)質(zhì)譜計(jì)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0011 ] 其中，1-離子源，2-飛行管道，3-磁質(zhì)量分析器，4-大質(zhì)量數(shù)離子流檢測(cè)器，5-小質(zhì)量數(shù)離子流檢測(cè)器。
【具體實(shí)施方式】
[0012]下面結(jié)合附圖并舉實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0013]本發(fā)明提供了一種雙通道空間磁偏轉(zhuǎn)質(zhì)譜計(jì)，如圖2所示，包括離子源1、飛行管道2、磁質(zhì)量分析器3、兩個(gè)離子流檢測(cè)器(分別為大質(zhì)量數(shù)離子流檢測(cè)器4和小質(zhì)量數(shù)離子流檢測(cè)器5)，其中，離子源I和磁質(zhì)量分析器3通過(guò)飛行管道2連接，磁質(zhì)量分析器(3)的離子流出射端面由一個(gè)豎直面和一個(gè)斜面組成，大質(zhì)量離子流檢測(cè)器4垂直安裝在磁質(zhì)量分析器3的離子流出射端面的豎直面上，且大質(zhì)量數(shù)離子流檢測(cè)器4的軸線方向(即磁質(zhì)量分析器中大質(zhì)量數(shù)離子流的出射方向)與磁質(zhì)量分析器離子流入射方向的夾角為90°，質(zhì)荷比大的離子(即大質(zhì)量數(shù)離子)通過(guò)飛行管道引入磁質(zhì)量分析器3后由大質(zhì)量數(shù)離子流檢測(cè)器4接收檢測(cè)；小質(zhì)量數(shù)離子流檢測(cè)器5垂直安裝在磁質(zhì)量分析器3的離子流出射端面的斜面上、并盡量靠近離子源，小質(zhì)量數(shù)離子流檢測(cè)器5的軸線方向(即磁質(zhì)量分析器中小質(zhì)量數(shù)離子流的出射方向)與磁質(zhì)量分析器離子流入射方向的夾角為(100°?120° )(優(yōu)選110° )，質(zhì)荷比小的離子(即小質(zhì)量數(shù)離子)通過(guò)飛行管道2引入磁質(zhì)量分析器3后由小質(zhì)量數(shù)離子流檢測(cè)器5接收檢測(cè)。
[0014]該空間小型磁偏轉(zhuǎn)質(zhì)譜計(jì)采用不同偏轉(zhuǎn)角雙通道檢測(cè)離子流的工作原理為:質(zhì)譜計(jì)離子源I電離的正離子束經(jīng)電場(chǎng)加速后經(jīng)飛行管道2進(jìn)入磁質(zhì)量分析器3，由于不同質(zhì)荷比的離子在磁場(chǎng)的作用下偏轉(zhuǎn)半徑不同，在某一加速電壓下只有一種離子到達(dá)固定偏轉(zhuǎn)半徑的離子檢測(cè)器，一定偏轉(zhuǎn)半徑的離子檢測(cè)器檢測(cè)出不同加速電壓下的離子流，通過(guò)改變加速電壓使不同質(zhì)荷比的離子分別進(jìn)入不同的離子流檢測(cè)器，從而實(shí)現(xiàn)氣體種類和含量的檢測(cè)分析。
[0015]本發(fā)明使得小質(zhì)量數(shù)離子流檢測(cè)器5設(shè)置在靠近于離子源的一側(cè)，有效利用了離子源右側(cè)的閑置空間，減小了離子流檢測(cè)器所暫用的體積；同時(shí)改變了磁質(zhì)量分析器離子出口端面的結(jié)構(gòu)，由原來(lái)的臺(tái)階形狀變?yōu)橐粋€(gè)斜面，減小了磁質(zhì)量分析器的體積，從而減小整個(gè)質(zhì)譜計(jì)的體積，進(jìn)而大大減輕質(zhì)譜計(jì)的重量，實(shí)現(xiàn)空間質(zhì)譜計(jì)的小型化，使其能夠在更多的空間探測(cè)中得到廣泛應(yīng)用。
[0016]此外，由于用于檢測(cè)小質(zhì)量數(shù)離子的離子流檢測(cè)器5與磁質(zhì)量分析器3離子流入射方向的夾角為(100°?120° )，減小了小質(zhì)量數(shù)離子流偏轉(zhuǎn)半徑，從而減小了小質(zhì)量數(shù)離子檢測(cè)時(shí)所需的高掃描電壓，降低了離子源中高壓電源的設(shè)計(jì)難度，同時(shí)可避免高電壓氣體放電，保證空間質(zhì)譜計(jì)電源設(shè)計(jì)的可靠性。同時(shí)，掃描電壓降低時(shí)，在步長(zhǎng)一定的情況下減小了離子流檢測(cè)的響應(yīng)時(shí)間，實(shí)現(xiàn)空間質(zhì)譜計(jì)的快速測(cè)量。
[0017]綜上所述，以上僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種雙通道空間磁偏轉(zhuǎn)質(zhì)譜計(jì)，包括離子源(I)、飛行管道(2)、磁質(zhì)量分析器(3)和兩個(gè)離子流檢測(cè)器(4，5)，離子源(I)產(chǎn)生的離子通過(guò)飛行管道(2)進(jìn)入磁質(zhì)量分析器(3);其特征在于，所述磁質(zhì)量分析器(3)的離子流出射端面由一個(gè)豎直面和一個(gè)斜面組成，第一離子流檢測(cè)器(4)垂直安裝在磁質(zhì)量分析器(3)的離子流出射端面的豎直面上，且該第一離子流檢測(cè)器(4)的軸線方向與磁質(zhì)量分析器離子流入射方向的夾角為90° ;第二離子流檢測(cè)器(5)垂直安裝在磁質(zhì)量分析器(3)的離子流出射端面的斜面上，且該第二離子流檢測(cè)器(5)的軸線方向與磁質(zhì)量分析器離子流入射方向的夾角為100°?120°。2.一種如權(quán)利要求1所述的雙通道空間磁偏轉(zhuǎn)質(zhì)譜計(jì)，其特征在于，所述第二離子流檢測(cè)器(5)盡量靠近離子源(I)。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種雙通道空間磁偏轉(zhuǎn)質(zhì)譜計(jì)。使用本發(fā)明能夠減小質(zhì)譜計(jì)的體積和重量，且能有效降低高掃描電壓，縮短離子流檢測(cè)的響應(yīng)時(shí)間。本發(fā)明將磁質(zhì)量分析器離子出口端面設(shè)計(jì)成一個(gè)斜面加一個(gè)豎直面，并將兩個(gè)離子流檢測(cè)器的軸線和磁質(zhì)量分析器離子流入射方向的夾角分別設(shè)計(jì)為90°和(100°～120°)檢測(cè)離子流，有效利用了離子源右側(cè)的閑置空間，減小了質(zhì)譜計(jì)的體積，減輕了質(zhì)譜計(jì)的重量，實(shí)現(xiàn)空間質(zhì)譜計(jì)的小型化，同時(shí)，減小了小質(zhì)量數(shù)離子檢測(cè)時(shí)所需的高掃描電壓，降低了離子源中高壓電源的設(shè)計(jì)難度，同時(shí)可避免空間高電壓氣體放電，保證空間質(zhì)譜計(jì)電源設(shè)計(jì)的可靠性。
【IPC分類】G01N27/62
【公開(kāi)號(hào)】CN105116043
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510424696
【發(fā)明人】郭美如, 李得天, 董猛, 趙瀾, 張虎忠, 袁征難, 裴曉強(qiáng)
【申請(qǐng)人】蘭州空間技術(shù)物理研究所
【公開(kāi)日】2015年12月2日
【申請(qǐng)日】2015年7月17日