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空間中心在空間熱等離子體探測儀器小型化方面取得進(jìn)展

2022-05-05 09:47:34來源：國家空間科學(xué)中心 閱讀量：93 評(píng)論

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導(dǎo)讀：靜電分析器作為熱等離子體探測經(jīng)典的探測方案，利用內(nèi)、外兩個(gè)極板間狹縫的電場對(duì)入射等離子體進(jìn)行探測。

　　空間熱等離子體探測載荷需要對(duì)兩種不同電荷極性的粒子(帶正電荷的離子和帶負(fù)電荷的電子)進(jìn)行探測。靜電分析器作為熱等離子體探測經(jīng)典的探測方案，利用內(nèi)、外兩個(gè)極板間狹縫的電場對(duì)入射等離子體進(jìn)行探測。
 
　　在特定電壓極性下，只能探測一種電荷極性的等離子體(電子或離子)。等離子體包含兩種不同電荷極性的粒子，所需的靜電分析器電壓極性相反，單臺(tái)儀器難以同時(shí)滿足兩種電荷極性粒子的探測需求。常用的解決辦法是利用兩臺(tái)獨(dú)立的探頭，分別施加不同極性的電壓，實(shí)現(xiàn)對(duì)離子和電子的探測。這種方法造成儀器的重量、功耗需求增加，不利于儀器的小型化。
 
　　為了解決單個(gè)探頭上雙電荷極性粒子同時(shí)探測面臨的離子、電子信號(hào)串?dāng)_和電場極性匹配的技術(shù)難題，中國科學(xué)院國家空間科學(xué)中心空間環(huán)境探測重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室等離子體探測研究團(tuán)隊(duì)提出了一種新的雙通道靜電分析器的設(shè)計(jì)理念，研制了雙電荷極性熱等離子體分析儀，實(shí)現(xiàn)了儀器的充分小型化。
 
　　雙通道靜電分析器采用三個(gè)特殊設(shè)計(jì)的異形曲面極板，形成內(nèi)、外兩個(gè)探測通道，當(dāng)中間極板加特定極性的電壓時(shí)，內(nèi)外兩個(gè)探測通道內(nèi)電場強(qiáng)度方向相反，可分別用于不同電荷極性的熱等離子體的探測。
 
　　在雙通道靜電分析器設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上，采用大視場靜電偏轉(zhuǎn)板、頂蓋電極、微通道板等方案實(shí)現(xiàn)了電子和離子同時(shí)探測，具有2π大視場以及可變探測靈敏度的優(yōu)點(diǎn)?？蒲袌F(tuán)隊(duì)研制的雙電荷極性熱等離子體分析儀原理樣機(jī)進(jìn)行了詳細(xì)的地面定標(biāo)試驗(yàn)，定標(biāo)結(jié)果顯示儀器具有寬能譜、高分辨、大視場、大通量動(dòng)態(tài)范圍的優(yōu)點(diǎn)，
 
　　論文審稿人對(duì)該成果給出了的高度評(píng)價(jià)。該研究為我國未來小型化空間熱等離子體探測載荷發(fā)展及其在地球和深空探測領(lǐng)域的應(yīng)用提供了重要技術(shù)支撐。相關(guān)研究成果發(fā)表在美國物理聯(lián)合會(huì)(AIP)旗下儀器儀表類期刊Review of Scientific Instruments上。
 

 

　　儀器結(jié)構(gòu)剖面(a)和實(shí)物照片(b)
 
　　原標(biāo)題：空間中心在空間熱等離子體探測儀器小型化方面取得進(jìn)展
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