空间热等离子体探测仪器

　　空间热等离子体检测载荷需要检测两个具有不同电荷极性的粒子（具有正电荷的离子和具有负电荷的电子）。作为热等离子体检测的经典检测方案，静电分析器利用内部和外部板之间间的狭缝电场检测入射等离子体。在特定的电压极性下，只能检测具有电荷极性的等离子体（电子或离子）。等离子体包含两个具有不同电荷极性的粒子。所需的静电分析器具有相反的电压极性，因此单个仪器很难同时满足两个电荷极性粒子的检测需求。常见的解决方案是使用两个独立的探头分别施加不同极性的电压来检测离子和电子。这种方法会增加仪器的重量和功耗需求，不利于仪器的小型化。

　　为国科学院国家空间科学中心空间环境探测重点实验室等离子体探测研究家空间科学中心空间环境探测重点实验室等离子体探测研究小组提出了双通道静电分析仪的新设计理念，开发了双电荷极性热等离子体分析仪，实现了仪器的全小型化。双通道静电分析器采用三个特殊设计的异形曲面板，形成两个内外检测通道。当中间板加上特定极性的电压时，两个内外检测通道的电场强度方向相反，可用于检测不同电荷极性的热等离子体。在双通道静电分析仪设计的基础上，采用大视场静电偏转板、顶盖电极、微通道板等方案，同时检测电子和离子，具有2个π大视场和可变检测灵敏度的优点。研究小组开发的双电荷极性热等离子体分析仪原理样机进行了详细的地面标定试验。标定结果表明，该仪器具有能谱宽、分辨率高、视场大、通量大的优点，

　　论文审稿人对这一结果给予了高度评价。这项研究为我国未来小型化空间热等离子体探测载荷的发展及其在地球和深空探测领域的应用提供了重要的技术支持。相关研究成果发表在美国物理联合会（AIP）仪器类期刊ReviewofScientificInstruments上。

　　来源:中国科学院国家空间科学中心