【摘要】：能量分析器是空間粒子探測中被廣泛使用的一種儀器。能量分析器探測粒子能量一般是利用靜電場對離子的篩選來實現(xiàn)。通過仿真研究能量分析器的工作原理和討論分析器工作過程的影響因素,進一步優(yōu)化其結(jié)構(gòu),提高工作性能。本文結(jié)合理論分析和多物理場仿真軟件COMSOL Multiphysics5.3的使用,對一種小偏角粒子能量分析器進行了仿真計算以及結(jié)構(gòu)優(yōu)化。主要工作內(nèi)容包括:(1)基于靜電場中離子運動理論和低能離子運動碰撞理論,建立小偏角粒子能量分析器仿真的理論基礎(chǔ)。(2)建立小偏角粒子能量分析器準(zhǔn)直區(qū)和離化區(qū)三維仿真模型。在準(zhǔn)直區(qū)仿真過程中,分析了準(zhǔn)直區(qū)過濾電極板長度和寬度變化對電場分布的影響,分析了壓強、電壓、電極板長度和寬度、電極板距離入口位置以及空間電荷粒子種類對過濾電極過濾效果的影響。在離化區(qū)仿真過程中,計算了離化區(qū)內(nèi)部電場分布特點以及電場對中性粒子電離后的離子運行軌跡的影響,計算了電子和中性粒子的碰撞過程。(3)建立小偏角粒子能量分析器偏離區(qū)二維和三維仿真模型。在二維模型仿真中,仿真計算了模型的電場分布和離子運動軌跡;計算二維模型的能譜圖,根據(jù)能譜圖計算了分析器能量分辨率和板因子。在三維模型仿真中,計算了三維模型下的電場分布和離子通過率。同時,對微通道板(MCP)的電壓進行了優(yōu)化,結(jié)果表明MCP電壓為-100V時效果較好;優(yōu)化偏離區(qū)的結(jié)構(gòu)參數(shù),并把三維仿真優(yōu)化前后以及二維仿真的能譜圖進行比較,結(jié)果表明優(yōu)化后的三維仿真模型具有較高的離子通過率以及更好的能量分辨率。在優(yōu)化后三維仿真模型尺寸下,對離子入射的角度以及溫度和壓強等參數(shù)進行了仿真分析,結(jié)果表明:分析器只在一個方向上具有角度分辨;模型中氣體壓力小于0.01Pa時可以忽略偏離區(qū)內(nèi)殘余中性氣體的影響,溫度的變化會影響到離子的通過率但對能量分辨率沒有影響。本文的研究方法為該類型小偏角粒子能量分析器的設(shè)計制造提供了理論和仿真技術(shù)上的支撐,計算結(jié)果為小偏角粒子能量分析器的結(jié)構(gòu)參數(shù)選定和優(yōu)化提供了重要的參考依據(jù)。
【圖文】：

第一章 緒論第一章 緒論科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人類對空間環(huán)境進行天基探測在全世界范科領(lǐng)域。1957 年，，人類成功發(fā)射了第一顆人造地球衛(wèi)星，的國家對空間環(huán)境進行了深入的探測研究，從近地空間到際空間到太陽系，探測領(lǐng)域在不斷擴大。迄今為止，人類對空間環(huán)境進行探測。我國的天基空間環(huán)境探測起步于 197的成功發(fā)射，至今已有四十多年的歷史。在航天器被廣泛前提下，空間環(huán)境探測器成為主要的載荷工具之一。隨著斷提高和社會的進步發(fā)展，人類對空間環(huán)境探測器研究的大[1-4]。

合肥工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文氧是近地空間大氣環(huán)境中的主要成分，因此在進行能量探氣環(huán)境中的原子氧的能量分布情況。本文的研究內(nèi)容是針分析器的結(jié)構(gòu)和電學(xué)參數(shù)進行仿真計算，分析其對不同能和能量分辨情況，并優(yōu)化能量分析器的結(jié)構(gòu)參數(shù)和電學(xué)參關(guān)對空間低能粒子能量進行探測的相關(guān)研究主要包括：對帶對中性氣體粒子能量進行探測；對帶電粒子進行能量探測行探測以及對電子的能量進行探測。對帶電粒子進行能量電分析器、法拉第杯、朗繆爾探針、以及固體探測器[11-13]。又分為圓柱形靜電分析器、球形靜電分析器以及平行板靜 為三種常見的靜電分析器示意圖。
【學(xué)位授予單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：V447.1

【相似文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 唐恩凌;張慶明;王猛;相升海;夏瑾;楊明海;李樂新;張薇;;超高速碰撞產(chǎn)生等離子體云的粒子能量時空分布[J];強激光與粒子束;2013年11期

2 石宗仁 ,李占魁 ,曹忠 ,邢進強 ,沈榮林 ,石俠民;低能D(d,n)~3He反應(yīng)中~3He粒子的探測及自生靶穩(wěn)定性的初步研究[J];原子能科學(xué)技術(shù);1980年03期

3 魯用中;;洛侖茲猜想的高速粒子能量公式——世界物理難題[J];發(fā)現(xiàn);2007年S1期

4 王朋,董正超,梁偉;突然膨脹的無限深勢阱中的粒子能量[J];山東輕工業(yè)學(xué)院學(xué)報(自然科學(xué)版);1997年01期

5 高元義;;用2△分析超帶的性質(zhì)[J];高能物理與核物理;1981年04期

6 田瑞生;;能量拍脈動與波粒二象性[J];山西廣播電視大學(xué)學(xué)報;2012年03期

7 ;數(shù)據(jù)[J];科學(xué)中國人;2014年19期

8 陳敏,魏合林,劉祖黎,姚凱倫;沉積粒子能量對薄膜早期生長過程的影響[J];物理學(xué)報;2001年12期

9 盧書城;求有心力場中粒子能量精細結(jié)構(gòu)的WKB近似法[J];九江師專學(xué)報;1987年06期

10 孫惠民;;方程的解不能隨便丟[J];中學(xué)物理教學(xué)參考;2008年04期

相關(guān)重要報紙文章 前2條

1 記者 林小春;超高能宇宙射線來自銀河系外[N];科技日報;2017年

2 張媛;中國海林城鄉(xiāng)集團捐贈河南5000萬元抗旱物資[N];消費日報;2009年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

1 喬路;小偏角粒子能量分析器的優(yōu)化設(shè)計與仿真研究[D];合肥工業(yè)大學(xué);2019年

本文編號：2695312