摘要：四极杆质谱仪应用广泛,在航天空间探测任务中也应用较多,为适应航天器平台资源需研发轻质量、小体积、低功耗的小型质谱仪,并提升质谱仪性能,确保在工程约束下获得更优参数,因此需要预先对质谱仪进行建模仿真分析和预设计。基于离子运动理论与离子碰撞理论,使用多物理场仿真软件COMSOL对电场分布与离子运动状态进行建模仿真。仿真分析结果表明,马蒂厄方程系数α由0.231增大至0.236,灵敏度降低91.3%,分辨率提高73.3%;系数q取0.706时最佳,最大离子通过率97.7%;角频率增大,灵敏度降低61.9%、分辨率提高55.6%;仪器性能在压强小于10-2Pa的真空环境下影响很小;仪器性能在-40-60℃温度范围内变化很小;针对仪器小型化,杆内切圆半径取值范围为2-4 mm;杆半径与内切圆半径比例在1.12-1.13时灵敏度最好;杆长度取值60-150 mm时灵敏度与分辨率有很好的平衡。结果表明该仿真模型能较好模拟离子运动状态,分析四极杆质谱仪性能变化,为质谱仪工程设计实现提供新思路。

摘要：我国空间站已经进入建造阶段,开启了载人航天新征程.根据我国空间站试验任务需求,自主设计研制了空间站核心舱大气密度多向探测器,探测获取空间站运行高度上大气密度的时空分布变化,为空间站的飞控管理、精密定位和分析服务,并积累长期自主探测数据,为地球空间中性环境物理模式和效应研究提供基础数据.本文主要介绍了探测器的探测目标、载荷配置、长寿命设计等情况,同时使用在轨探测初步结果进行了运行轨道上大气密度的变化特性分析,呈现出日侧和夜侧轨道圈上大气密度变化,2021年9月11~14日和11月19~22日空间环境平静期日侧和夜侧的峰谷比在2~3之间;2021年11月4日的较强地磁暴期间实测大气密度峰值增加至1.966倍,而模式值峰值增加至1.483倍,磁暴恢复期模式为6h,而实测数据晚12 h;2022年3月13日的磁暴事件期间,实测大气密度增加至1.424倍,模式值增加至1.250倍,大气密度全球抬升从南半球开始,扩展到北半球,与2021年11月4日扰动源位置相反;统计了2021~2022年期间6次磁暴事件,大气密度抬升比例与磁暴强度、持续时间呈正相关;2021年12月11~31日空间环境平静期,实测值和模式的日均值相对偏差小于10%.实测数据与模式数据相比,增变幅度大、传播范围广、持续时间长、响应更加灵敏.实测数据将为地球空间环境物理与效应研究提供长期自主数据库.