碳纳米管离子源与线性离子阱间的耦合机理分析及匹配性研究

基本信息
批准号:61771228
项目类别:面上项目
资助金额:56.00
负责人:裴晓强
学科分类:
依托单位:兰州空间技术物理研究所
批准年份:2017
结题年份:2021
起止时间:2018-01-01 - 2021-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:黄宏,张虎忠,李刚,董猛,张瑞芳,袁征难,丁栋,孙健
关键词:
气体分压力测量碳纳米管离子源线性离子阱耦合匹配
结项摘要

Gas partial pressure measurement is widely used in many fields, such as space exploration, environmental pollution monitoring, vacuum measurement and so on. At present, there are still many shortcomings in the existing thermal emission ionization gas pressure gauge, and the technical bottleneck has been formed. The progress of gas partial pressure measurement technology needs to be applied to the new principle and new technology. Therefore, this project intends to use the carbon nanotube field emission ion source is applied to linear ion trap method, through the combination of theoretical simulation and experimental validation, the influence law of structure parameters and electrical parameters of the gas pressure calibration device system of carbon nanotubes ionization source and linear ion trap for gas pressure measurement performance, study on the coupling characteristics and matching mechanism of the new theory and method, the relationship between the initial establishment of gas pressure measurement performance and its related physical effects. The research results will be expected to meet the technical field of China field dynamic monitoring, deep space exploration and other high-tech partial pressure measurement on gas demand, has an important guiding role in the prospective gas pressure on the development of a new generation of low power consumption, fast response, no heat emission, miniaturization, suitable for on-site monitoring of the project, but also has an important significance for promoting the development of pressure measuring technology in China.

气体分压力测量在空间探测、环境污染监测、真空计量等技术领域应用广泛。目前,已有的热发射离子源气体分压力计依然存在诸多缺点且已形成技术瓶颈,气体分压力测量技术的进步还有待于新原理和新技术的应用。因此,本项目拟将碳纳米管场发射离子源应用于线性离子阱中,通过理论模拟和实验验证相结合的方法,利用气体分压力校准装置系统研究碳纳米管离子源以及线性离子阱的结构参数和电学参数对气体分压力测量性能的影响规律,研究其二者的耦合特性及匹配性机理,初步建立气体分压力测量性能和其相关物理效应之间关系的新理论和方法。研究成果将有望满足我国现场动态监测、深空探测等高新尖端技术领域对气体分压力测量的需求,对研制新一代低功耗、快速响应、无热发射、小型化、适合现场监测的气体分压力计有着重要的前瞻指导作用,同时对促进我国气体分压力测量技术的发展亦具有重要意义。

项目摘要

气体分压力测量在空间探测、环境污染监测、真空计量等领域应用广泛。目前,已有的热发射离子源依然存在诸多缺点。本项目针对传统热发射离子源存在的技术瓶颈,创新性地提出了基于碳纳米管离子源的线性离子阱质谱计的思想,并做出了如下贡献:.1.系统地研究了线性离子阱中离子运动特性及离子囚禁方式。详细阐述了磁场环境对离子阱中离子云形态的影响,找到了降低线性离子阱功耗以及提高其气体分压力测试灵敏度的有效方法。.2.研发了一种在不锈钢衬底上通过氧化-还原反应直接生长碳纳米管场致发射电极的方法,发射电流密度接近7mA/cm2,场增强因子达到1858。自主研制了一种真空系统内电极间距连续调节的场致发射性能测试装置,电极间距控制精度达到1.388μm。.3.研究了单磁极及双磁极碳纳米管离子源机械结构设计及样机研制,完成了两种碳纳米管离子源离子传输模拟以及光学聚焦系统设计。.4.研究了碳纳米管离子源与线性离子阱工作时序耦合机理以及其两者的电场叠加问题,完成了两者多电极模式下的工作匹配机制分析及实验研究,成功地实现了碳纳米管离子源线性离子阱对不同气体的分压力质谱测试及校准,对单一气体测试的灵敏度达到5×10-6A/Pa。.在本项目的执行过程中,授权国家发明专利3件,项目组成员获2020年甘肃省自然科学奖1项《基于碳纳米管阴极的超高真空测量技术》,项目负责人获2019年中国计量测试学会科学技术进步奖一等奖1项《材料真空性能测试技术研究》,共发表2篇中文期刊论文,13篇英文SCI期刊论文,参加了2次国内外学术会议,并在2019年瑞典举办的第21届国际真空大会上作了题为《A field emission performance test device for continuous adjustment of the electrode spacing in the vacuum system》的分会场交流报告。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

粗颗粒土的静止土压力系数非线性分析与计算方法

粗颗粒土的静止土压力系数非线性分析与计算方法

DOI:10.16285/j.rsm.2019.1280
发表时间:2019
2

气载放射性碘采样测量方法研究进展

气载放射性碘采样测量方法研究进展

DOI:
发表时间:2020
3

基于ESO的DGVSCMG双框架伺服系统不匹配 扰动抑制

基于ESO的DGVSCMG双框架伺服系统不匹配 扰动抑制

DOI:
发表时间:2018
4

基于二维材料的自旋-轨道矩研究进展

基于二维材料的自旋-轨道矩研究进展

DOI:10.7498/aps.70.20210004
发表时间:2021
5

F_q上一类周期为2p~2的四元广义分圆序列的线性复杂度

F_q上一类周期为2p~2的四元广义分圆序列的线性复杂度

DOI:10.11999/JEIT210095
发表时间:2021

裴晓强的其他基金

相似国自然基金

1

肿瘤相关微量鞘糖脂的线性离子阱多级质谱分析方法研究

批准号:31000370
批准年份:2010
负责人:李云森
学科分类:C0506
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
2

高灵敏度空间小型线性离子阱质谱分析技术关键理论与实验研究

批准号:41904166
批准年份:2019
负责人:李刚
学科分类:D0414
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
3

三维线性阱离子囚禁的实验研究

批准号:10974212
批准年份:2009
负责人:刘亮
学科分类:A2403
资助金额:42.00
项目类别:面上项目
4

大功率射频离子源调频模式下射频系统可靠性分析与优化

批准号:11705063
批准年份:2017
负责人:李冬
学科分类:A2907
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目