[發明專利]一種磁偏轉質譜計離子流檢測裝置

有效

• 申請號: 201110396712.6
• 申請日: 2011-12-04
• 公開（公告）號: CN102495266A
• 公開（公告）日: 2012-06-13
• 發明（設計）人: 高青松;銀東東;李云鵬;雷軍剛;陸登柏;崔陽;蔣炳軍
• 申請（專利權）人: 中國航天科技集團公司第五研究院第五一〇研究所
• 主分類號: G01R19/00
• 分類號: G01R19/00;G01N27/66
• 代理公司: 北京理工大學專利中心 11120
• 代理人: 楊志兵;付雷杰

技術領域

本發明涉及一種磁偏轉質譜計離子流檢測裝置，屬于空間環境探測及儀器儀表技術領域。

背景技術

小型磁偏轉質譜計是一種用于軌道、行星大氣和土壤成分分析的儀器，其穩定性好、定量性好、靈敏度高。小型磁偏轉質譜計為電壓掃描方式，基于離子質量與加速電壓呈線性關系，當加速電壓變化時離子流強度即離子源輸出的微弱電流信號隨之變化，離子流檢測技術為之提供高速、高精度、低噪聲的測量手段，其作為小型磁偏轉質譜計的核心組成技術，用于離子源微弱電流信號的檢測與放大。

現有的離子流檢測技術普遍為地面使用的工業技術與設備，存在的缺點為體積大、電路復雜、功耗大、可靠性低，不適用于航天器在空間軌道環境下工作的特種要求。

為滿足小型磁偏轉質譜計小型化的需求，其離子流檢測裝置也需要相應的小型化。在小型化的同時，應不損失小型磁偏轉質譜計對離子流檢測的功能與性能指標要求，且滿足在空間軌道環境工作時對高可靠性與安全性的要求。

發明內容

本發明的目的在于提供一種磁偏轉質譜計離子流檢測裝置，所述裝置體積小、質量輕、電路簡單、功耗低，能夠滿足在空間軌道環境工作時對高可靠性與安全性的要求。

本發明的目的由以下技術方案實現：

一種磁偏轉質譜計離子流檢測裝置，所述裝置為雙通道對稱檢測電路拓撲結構，包括：離子源微弱電流信號入口一、輸入保護電阻絕緣支撐塊一、R1、U1、R_f、反饋電阻絕緣支撐塊、印制電路板、R_f’、U1’、R1’、輸入保護電阻絕緣支撐塊二、離子源微弱電流信號入口二、離子源微弱電流信號入口絕緣支撐塊、金屬焊片、反饋電容；

所述R1和R1’為10KΩ的高穩定金屬膜輸入保護電阻，其溫度系數(10^-6/℃)僅為±25；R_f和R_f’為1GΩ的玻璃釉膜固定反饋電阻，其溫度系數(10^-6/℃)僅為±100；U1和U1’為AD549型運算放大器，其輸入偏置電流和輸入失調電流極低，分別為75fA和30fA；

離子源微弱電流信號入口一和離子源微弱電流信號入口二經安裝于檢測裝置機殼上的同軸電纜連接器上的飛線引至安裝于離子源微弱電流信號入口絕緣支撐塊上的金屬焊片上，R1和R1’一端引腳被撬起后與金屬焊片連接，另一端依次與被撬起的U1和U1’輸入管腳連接，R_f和R_f’一端引腳被撬起后與金屬焊片連接，另一端則通過印制電路板上的焊盤及導線依次與U1和U1’輸出管腳連接；此外，安裝于電路板背面的反饋電容一端與U1和U1’輸入管腳連接，另一端依次與U1和U1’輸出管腳連接；

離子源微弱電流信號入口絕緣支撐塊的兩端分別有兩個通孔，使用兩個螺釘與印制電路板相應位置的孔穿透安裝，保證離子源微弱電流信號入口絕緣支撐塊的安裝強度與抗振動特性；離子源微弱電流信號入口一、離子源微弱電流信號入口二的導線及R_f、R_f’、R1和R1’的輸入端管腳共同焊接在離子源微弱電流信號入口絕緣支撐塊上的金屬焊片上，離子源微弱電流信號入口絕緣支撐塊中間位置上有兩個攻絲孔，采用螺釘使金屬焊片固定在離子源微弱電流信號入口絕緣支撐塊上，再使用硅橡膠將金屬焊片、螺釘與離子源微弱電流信號入口絕緣支撐塊進行粘固，保證離子流信號輸入線的安裝強度與抗振動特性；

反饋電阻絕緣支撐塊有4個通孔，使用棉線與印制電路板相應位置的4個孔穿透捆扎，在反饋電阻絕緣支撐塊的底部與印制電路板之間采用環氧膠進行粘固，保證反饋電阻絕緣支撐塊的安裝強度與抗振動特性；

R_f、R_f’鑲嵌式安裝于反饋電阻絕緣支撐塊上的兩個比反饋電阻本體尺寸略大的凹槽中，用棉線捆扎反饋電阻絕緣支撐塊時，將棉線環繞在R_f和R_f’表面上，使其被捆扎固定在絕緣支撐塊上；同時，在R_f和R_f’的底面與反饋電阻絕緣支撐塊的凹槽內表面涂抹環氧膠將二者粘固，在實現離子流輸入信號懸浮隔離的同時，保證R_f和R_f’的安裝強度與抗振動特性；