空間低能離子譜儀的研制及定標(biāo).pdf

1、空間低能離子譜儀作為大多數(shù)近地空間以及深空探測衛(wèi)星中的必備有效載荷之一，常用于探測空間環(huán)境中能量在0.3～80 keV/e范圍內(nèi)的質(zhì)子、α粒子以及重離子等。通過空間低能離子譜儀來原位探測空間環(huán)境中離子的狀態(tài)和變化，獲得各種離子的狀態(tài)參數(shù)，對(duì)于了解太陽活動(dòng)的形成機(jī)制和太陽風(fēng)對(duì)地球磁層的影響，以及研究日地事件因果鏈、災(zāi)害性空間天氣事件的發(fā)生和發(fā)展等都具有重要意義。
　　本論文的主要工作是研制了一臺(tái)用于空間等離子體探測的頂帽型低能離子譜

2、儀，搭建了用于空間低能離子譜儀的離子定標(biāo)和紫外測試的地面定標(biāo)設(shè)備，并利用新搭建的定標(biāo)系統(tǒng)對(duì)空間低能離子譜儀進(jìn)行了初步性能測試和紫外光響應(yīng)測試。此外，作者在博士期間還參與了實(shí)驗(yàn)室的電子動(dòng)量譜學(xué)實(shí)驗(yàn)，并開展了若干分子的電子動(dòng)量譜學(xué)研究。具體章節(jié)如下:
　　第一章介紹了空間等離子體的研究背景、常用的空間等離子體探測技術(shù)、空間等離子體探測儀器的定標(biāo)設(shè)備以及近期國內(nèi)外空間等離子體探測的進(jìn)展。
　　第二章介紹了空間低能離子譜儀的研制工作

3、，包括:頂帽型靜電分析器的工作原理及其離子光學(xué)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，譜儀性能參數(shù)的數(shù)值仿真，微通道板和獨(dú)立陽極組成的探測器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，機(jī)械設(shè)計(jì)與機(jī)械加工。
　　第三章介紹了新搭建的用于空間低能離子譜儀物理定標(biāo)的地面定標(biāo)設(shè)備以及在此基礎(chǔ)上搭建的用于紫外光響應(yīng)測試的地面測試系統(tǒng)。其中離子定標(biāo)系統(tǒng)包括:真空室、離子源、離子束流衰減擴(kuò)束透鏡、偏轉(zhuǎn)板、束流監(jiān)測器、電子學(xué)和數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)、供電系統(tǒng)、簡易的三軸轉(zhuǎn)臺(tái)、以及新設(shè)計(jì)的全自動(dòng)高精度四軸定位平臺(tái)系統(tǒng)

4、;而模擬太陽紫外光的地面測試系統(tǒng)主要包括射頻氘燈和紫外光子成像系統(tǒng)。
　　第四章介紹了利用新搭建的離子定標(biāo)系統(tǒng)和紫外光測試系統(tǒng)對(duì)新研制的空間低能離子譜儀開展的物理定標(biāo)和紫外光響應(yīng)測試工作。通過初步的離子定標(biāo)確定了譜儀的探測器工作電壓、譜儀的能量分辨率、離子能量關(guān)于分析器偏轉(zhuǎn)電壓的線性關(guān)系、分析器常數(shù)等性能參數(shù)，并對(duì)譜儀的紫外光響應(yīng)進(jìn)行了測試，估算了太陽紫外光對(duì)譜儀探測不同種類的空間離子的影響。
　　第五章介紹了電子動(dòng)量譜學(xué)的

5、基本原理、實(shí)驗(yàn)方法和量子化學(xué)計(jì)算的理論方法，包括:(e，2e)譜儀的電子槍、加速透鏡、慢球減速透鏡的重新設(shè)計(jì)，通過標(biāo)準(zhǔn)氣體Ar對(duì)譜儀性能參數(shù)的刻度，非相對(duì)論和相對(duì)論量子化學(xué)的計(jì)算方法，用于獲取二分量相對(duì)論波函數(shù)的C++程序。
　　第六章介紹了若干分子的電子動(dòng)量譜學(xué)研究，包括對(duì)環(huán)丙胺、2-氟乙醇分子的外價(jià)分子軌道的電子動(dòng)量譜學(xué)測量，對(duì)乙醇、乙胺和乙硫醇系列分子的分子軌道理論和自然鍵軌道理論的計(jì)算以及對(duì)1-碘丙烷分子的自旋—軌道耦合效