[发明专利]空间用四极滤质器及同时获得大气密度和大气成分的方法

权利要求书

1.一种空间用四极滤质器，其包括：离子源组件、四极杆组件、芯柱组件和传感器管壳，离子源组件和四极杆组件装在传感器管壳内且离子源组件装在四极杆组件上，芯柱组件连接在传感器管壳的底部并密封传感器管壳；其中，所述离子源组件包括离子源、屏蔽栅、离子注入栅、准直器以及套筒连接件，且所述离子源、所述屏蔽栅、所述离子注入栅、所述准直器及所述套筒连接件自上至下依次相连；其中所述离子源包括：阴极和加速栅极；其特征在于：所述离子源组件还包括电子抑制栅、离子抑制栅及总量收集栅；所述电子抑制栅、所述离子抑制栅从上至下依次装在所述离子源上；所述总量收集栅连接在所述屏蔽栅和所述离子注入栅之间。

2.根据权利要求1所述的空间用四极滤质器，其特征在于：所述离子源设有阴极阻尼支架，所述阴极阻尼支架用于支撑所述阴极。

3.一种使用上述权利要求1或2所述的空间用四极滤质器同时获得航天器运行轨道空间自然大气密度和自然大气成分的方法，其特征在于，该方法包括：

吸收航天器运行轨道空间的自然电子；

吸收航天器运行轨道空间的自然离子，得到中性自然气体分子；

将所述中性自然气体分子电离成与大气压力成正比的离子流，吸引该离子流并进行收集，使一部分与大气压力成正比的离子流形成总量离子流；获得所述传感器管壳的取样室内的气体温度；结合总量离子流以及所述取样室内的气体温度信号，来计算所述航天器运行轨道空间的自然大气的密度；

调制未收集到且与大气压力成正比的离子流，以使该离子流平行地注入所述四极杆；再使所述离子流与四极杆径向平行；将该离子流分离成不同质荷比的离子；收集通过所述四极杆的离子流，得到质谱离子流；根据该质谱离子流获得所述航天器运行轨道空间的自然大气成分的质谱图信息，根据该质谱图信息即可获得所述航天器运行轨道空间的自然大气成分及其含量。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：在离子源组件中进行以下步骤：分别利用所述电子抑制栅、所述离子抑制栅相继吸收所述航天器运行轨道空间的自然大气中的自然电子、自然离子；然后，采用所述总量收集栅收集通过所述屏蔽栅的离子流。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：

结合总量离子流以及取样室内的气体温度信号，根据下述关系式来计算所述航天器运行轨道空间的自然大气密度，其中，关系式为：

Na=Pg(2πkmTg)-12/Vcosθ,]]>

其中，该关系式中的字母含义如下：

N_a：自然大气分子数密度（个/立方厘米）；

P_g：取样室内的大气压力（帕斯卡）；

T_g：取样室内的气体温度（开尔文）；

m：大气分子平均质量（克）；

k：玻尔兹曼常数（1.38047×10-23焦耳/度）；

V：飞行器相对于大气的飞行速度（米/秒）；

θ：航天器飞行速度矢量与测孔平面法线的夹角—测孔攻角度；

根据质谱离子流获得所述航天器运行轨道空间的自然大气成分的质谱图信息，根据所述质谱图上谱峰的位置和幅值，即可获得所述航天器运行轨道空间的自然大气的大气成分以及含量。