空间探测小型质谱仪关键技术研究

杨先卫，潘礼庆，王劲东，罗志会，谭　超，赵　华

(1.三峡大学磁电子与纳磁探测研究所，湖北 宜昌　443002；2.中国科学院国家空间科学中心，北京　100190；3.航天部五院五所，北京　100190)



空间探测小型质谱仪关键技术研究

杨先卫1，潘礼庆1，王劲东2，罗志会1，谭超1，赵华3

(1.三峡大学磁电子与纳磁探测研究所，湖北 宜昌443002；2.中国科学院国家空间科学中心，北京100190；3.航天部五院五所，北京100190)

小型质谱仪的理论和应用研究对于空间探测具有非常重要的意义，针对商用质谱仪存在的缺点，采用静电双平方离子势阱和离子聚焦技术设计了空间有机分子小型质谱探测器。探测器由质谱传感器、分压控制电路及微电流检测放大电路构成。圆柱形传感器腔体内置多个不同电位的环形电极，在腔体轴向上形成双平方离子势阱，离子在势阱中可形成稳定振荡，振动频率与离子质量成一定的反比关系。通过测量法拉第杯产生的电信号，经FFT提取振动频率，从而探测有机分子质量。在理论上，其主要技术指标为：质量扫描范围m/z1～2 000，分辨率>400，灵敏度>100 cps/ppb，总质量<4.5 kg，功耗<5 W，码速率>1.5 kbps。初步调试结果验证了该技术具有一定的可行性，后期可通过对离子源及其与质谱传感器配合的研究来完成整机的具体性能指标测试。

空间探测；质谱仪；静电离子势阱；微电流检测

质谱技术是一种靠获得未知物的分子质量信息和分子结构信息对其进行鉴别的方法。随着我国航天科技的迅猛发展，太空活动中用到质谱技术的场合越来越多，但复杂恶劣的太空环境对航天器上搭载的质谱仪的质量、体积、功耗以及可靠性都提出了相当严格的要求[1-3]。例如……