CN105116043A - 一种双通道空间磁偏转质谱计 - Google Patents

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郭美如
李得天
董猛
赵澜
张虎忠
袁征难
裴晓强
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Abstract

本发明公开了一种双通道空间磁偏转质谱计。使用本发明能够减小质谱计的体积和重量，且能有效降低高扫描电压，缩短离子流检测的响应时间。本发明将磁质量分析器离子出口端面设计成一个斜面加一个竖直面，并将两个离子流检测器的轴线和磁质量分析器离子流入射方向的夹角分别设计为90°和(100°～120°)检测离子流，有效利用了离子源右侧的闲置空间，减小了质谱计的体积，减轻了质谱计的重量，实现空间质谱计的小型化，同时，减小了小质量数离子检测时所需的高扫描电压，降低了离子源中高压电源的设计难度，同时可避免空间高电压气体放电，保证空间质谱计电源设计的可靠性。

Description

一种双通道空间磁偏转质谱计
技术领域
本发明涉及仪器仪表技术领域，具体涉及一种双通道空间磁偏转质谱计。
背景技术
磁偏转质谱计(Massspectrometer)是一种进行质谱分析的仪器，即根据带电粒子在磁场中能够偏转的原理，按物质原子、分子或分子碎片的分子量差异进行分离和检测物质组成的一类仪器。磁偏转质谱计以离子源、磁质量分析器和离子检测器为核心。随着我国航天技术的发展，质谱分析技术也开始起着越来越重要的作用，如磁偏转质谱计可用于卫星轨道气体成分检测、空间诱导环境污染检测、生保系统中的大气检测、空间环境模拟设备释气检测等各个方面，从而保证航天型号产品的质量。
现有的磁偏转质谱计离子流检测方法是采用单通道离子流检测，这种质谱计的质量数范围小，而且增加了高压电源的设计难度；文献“Lunarorbitalmassspectrometerexperiment.NASAContractNo.NAS9-10410”中报道了美国用于月球轨道探测的磁偏转质谱计，其采用了偏转角均为90°的两个电子倍增器进行离子流的收集和检测，如图1所示，两个电子倍增器平行放置，但是由于电子倍增器本身的体积较大，平行放置时就会增加整个质谱计的体积，从而大大增加了质谱计的重量，难以满足小行星等空间探测中对质谱计体积小、重量轻的要求。同时，该方案中小质量数离子流检测时需要较高的扫描电压，大大地增加了高压电源的设计难度，并且延长了离子流检测的响应时间。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种双通道空间磁偏转质谱计，能够减小质谱计的体积和重量，且能有效降低高扫描电压，缩短离子流检测的响应时间。
本发明的双通道空间磁偏转质谱计包括：离子源、飞行管道、磁质量分析器和两个离子流检测器，离子源产生的离子通过飞行管道进入磁质量分析器；所述磁质量分析器的离子流出射端面由一个竖直面和一个斜面组成，第一离子流检测器垂直安装在磁质量分析器的离子流出射端面的竖直面上，且该第一离子流检测器的轴线方向与磁质量分析器离子流入射方向的夹角为90°；第二离子流检测器垂直安装在磁质量分析器的离子流出射端面的斜面上，且该第二离子流检测器的轴线方向与磁质量分析器离子流入射方向的夹角为(100°～120°)。
进一步地，所述第二离子流检测器尽量靠近离子源。
有益效果：
本发明在已有的磁偏转质谱计离子流检测方法的基础上，改变了磁质量分析器离子出口端面的结构，由原来的台阶形状变为一个斜面加一个竖直面，并将两个离子流检测器的轴线和磁质量分析器离子流入射方向的夹角分别设计为90°和(100°～120°)检测离子流，并使偏转角(100°～120°)的离子流检测器尽量靠近于离子源的一侧，有效利用了离子源右侧的闲置空间，减小了磁质量分析器的体积，从而减小整个质谱计的体积，进而大大减轻质谱计的重量，实现空间质谱计的小型化，使其能够在更多的空间探测中得到广泛应用。同时，由于用于检测小质量数离子的离子流检测器与磁质量分析器离子流入射方向的夹角为(100°～120°)、并尽量靠近离子源，减小了小质量数离子流偏转半径，从而减小了小质量数离子检测时所需的高扫描电压，降低了离子源中高压电源的设计难度，同时可避免高电压气体放电，保证空间质谱计电源设计的可靠性。同时，扫描电压降低时，在步长一定的情况下减小了离子流检测的响应时间，实现空间质谱计的快速测量。
附图说明
图1为美国用于月球轨道探测的磁偏转质谱计结构示意图。
图2为本发明的磁偏转质谱计结构示意图。
其中，1-离子源，2-飞行管道，3-磁质量分析器，4-大质量数离子流检测器，5-小质量数离子流检测器。
具体实施方式
下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
本发明提供了一种双通道空间磁偏转质谱计，如图2所示，包括离子源1、飞行管道2、磁质量分析器3、两个离子流检测器(分别为大质量数离子流检测器4和小质量数离子流检测器5)，其中，离子源1和磁质量分析器3通过飞行管道2连接，磁质量分析器(3)的离子流出射端面由一个竖直面和一个斜面组成，大质量离子流检测器4垂直安装在磁质量分析器3的离子流出射端面的竖直面上，且大质量数离子流检测器4的轴线方向(即磁质量分析器中大质量数离子流的出射方向)与磁质量分析器离子流入射方向的夹角为90°，质荷比大的离子(即大质量数离子)通过飞行管道引入磁质量分析器3后由大质量数离子流检测器4接收检测；小质量数离子流检测器5垂直安装在磁质量分析器3的离子流出射端面的斜面上、并尽量靠近离子源，小质量数离子流检测器5的轴线方向(即磁质量分析器中小质量数离子流的出射方向)与磁质量分析器离子流入射方向的夹角为(100°～120°)(优选110°)，质荷比小的离子(即小质量数离子)通过飞行管道2引入磁质量分析器3后由小质量数离子流检测器5接收检测。
该空间小型磁偏转质谱计采用不同偏转角双通道检测离子流的工作原理为：质谱计离子源1电离的正离子束经电场加速后经飞行管道2进入磁质量分析器3，由于不同质荷比的离子在磁场的作用下偏转半径不同，在某一加速电压下只有一种离子到达固定偏转半径的离子检测器，一定偏转半径的离子检测器检测出不同加速电压下的离子流，通过改变加速电压使不同质荷比的离子分别进入不同的离子流检测器，从而实现气体种类和含量的检测分析。
本发明使得小质量数离子流检测器5设置在靠近于离子源的一侧，有效利用了离子源右侧的闲置空间，减小了离子流检测器所暂用的体积；同时改变了磁质量分析器离子出口端面的结构，由原来的台阶形状变为一个斜面，减小了磁质量分析器的体积，从而减小整个质谱计的体积，进而大大减轻质谱计的重量，实现空间质谱计的小型化，使其能够在更多的空间探测中得到广泛应用。
此外，由于用于检测小质量数离子的离子流检测器5与磁质量分析器3离子流入射方向的夹角为(100°～120°)，减小了小质量数离子流偏转半径，从而减小了小质量数离子检测时所需的高扫描电压，降低了离子源中高压电源的设计难度，同时可避免高电压气体放电，保证空间质谱计电源设计的可靠性。同时，扫描电压降低时，在步长一定的情况下减小了离子流检测的响应时间，实现空间质谱计的快速测量。
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种双通道空间磁偏转质谱计，包括离子源(1)、飞行管道(2)、磁质量分析器(3)和两个离子流检测器(4,5)，离子源(1)产生的离子通过飞行管道(2)进入磁质量分析器(3)；其特征在于，所述磁质量分析器(3)的离子流出射端面由一个竖直面和一个斜面组成，第一离子流检测器(4)垂直安装在磁质量分析器(3)的离子流出射端面的竖直面上，且该第一离子流检测器(4)的轴线方向与磁质量分析器离子流入射方向的夹角为90°；第二离子流检测器(5)垂直安装在磁质量分析器(3)的离子流出射端面的斜面上，且该第二离子流检测器(5)的轴线方向与磁质量分析器离子流入射方向的夹角为100°～120°。
2.一种如权利要求1所述的双通道空间磁偏转质谱计，其特征在于，所述第二离子流检测器(5)尽量靠近离子源(1)。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106404882A (zh) * 2016-08-31 2017-02-15 兰州空间技术物理研究所 一种基于柱形电场分析器的磁偏转质谱计

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4952803A (en) * 1988-02-23 1990-08-28 Jeol Ltd. Mass Spectrometry/mass spectrometry instrument having a double focusing mass analyzer
CN2143779Y (zh) * 1992-12-12 1993-10-13 厦门大学 双轨道磁式扇形质谱计
CN101865881A (zh) * 2010-05-28 2010-10-20 中国航天科技集团公司第五研究院第五一〇研究所 一种小型磁偏转质谱计
CN101929068A (zh) * 2010-08-24 2010-12-29 上虞市皇马化学有限公司 一种涤纶poy纺丝油剂及其制造方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4952803A (en) * 1988-02-23 1990-08-28 Jeol Ltd. Mass Spectrometry/mass spectrometry instrument having a double focusing mass analyzer
CN2143779Y (zh) * 1992-12-12 1993-10-13 厦门大学 双轨道磁式扇形质谱计
CN101865881A (zh) * 2010-05-28 2010-10-20 中国航天科技集团公司第五研究院第五一〇研究所 一种小型磁偏转质谱计
CN101929068A (zh) * 2010-08-24 2010-12-29 上虞市皇马化学有限公司 一种涤纶poy纺丝油剂及其制造方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
DETIAN LI ETC.: "Develipment of a miniature magnetic sector mass spectrometer", 《VACUUM》 *
郭美如 等: "小型磁偏转质谱计磁场的分析计算", 《真空与低温》 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106404882A (zh) * 2016-08-31 2017-02-15 兰州空间技术物理研究所 一种基于柱形电场分析器的磁偏转质谱计
CN106404882B (zh) * 2016-08-31 2019-08-23 兰州空间技术物理研究所 一种基于柱形电场分析器的磁偏转质谱计

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