基于^(7)Li冷原子操控的超高真空测量

国际单位制的重新定义促进真空计量体系向量子化转变,真空参数的量子化是国际真空测量学领域目前最具引领性、前瞻性和颠覆性的研究方向之一,量子真空测量是基于微观粒子体系的量子效应,利用光学手段和量子力学理论实现真空参数的精密测量.本文通过自主研制的冷原子真空测量装置操控^(7)Li原子,利用锂冷原子在磁光阱和磁阱中的逃逸损失特性开展了超高真空测量实验研究,结果表明,针对N_(2),Ar,He,H2四种真空常用气体分子,在3×10^(-8)-4×10^(-5)Pa真空范围,^(7)Li冷原子真空测量的不确定度最大为7.6%-6.0%(k=2),^(7)Li冷原子的真空反演结果与传统电离真空计的测量结果具有良好的一致性,其相对灵敏度因子的最大偏差小于8%,验证了冷原子量子真空测量的准确性和可靠性,研究成果对促进全新跨代真空测量技术发展,满足空间科学探测、超精密测量与高端装备制造等需求具有重要意义.

太阳成像仪镜筒舱内压力控制技术研究

文章阐述了太阳成像仪镜筒舱内压力控制技术研究,主要包括限流小孔机械尺寸理论分析、慢速泄压阀设计、镜筒压力控制模拟测试等内容。目前,所研制的慢速泄压阀已顺利交付使用,并随46.5 nm极紫外太阳成像仪在中科院空间新技术试验卫星上进行了搭载,实现了在轨顺利开机,验证了太阳成像仪镜筒舱内压力控制手段的正确性。

一种双工位NEG吸气性能测试装置设计

文章设计了可选择定压法或定容法测量非蒸散型吸气剂(NEG)吸气性能的测试装置,装置设计有两个结构对称的测试工位,可同时对两个测试样品进行预处理和性能测试,装置结构设计合理紧凑,测试效率高。测试装置可直接通过软件输出吸气速率和吸气量等性能参数。测试结果表明该装置本底真空度高,其中样品室真空度优于1×10^(−7) Pa,漏放气速率小于3×10^(−7) Pa·L/s;测试数据精度高且可靠,其中吸气速率测量精度达1 mL/s,吸气量测量精度达1 Pa·mL。

基于模糊控制原理的电容薄膜真空计数据优化算法研究

电容薄膜真空计广泛应用于中、低真空的测量,为了提高电容薄膜真空计的测量准确性,将算法应用于电容式薄膜压力计的数据处理中。分段拟合方法可以根据每个数据段上的数据特性,使每个数据段上的误差数据曲线拟合得更加准确。然而,这种方法会在边界点处出现数据点跳跃间断的问题,这对实际使用有很大影响。文章设计了一种基于模糊控制原理的数据处理算法,以消除气压测量值在分界点处的跳跃间断问题。经过模糊控制算法的处理,电容薄膜真空计的测量精度得到了提高,气压测量数据曲线在全范围内具有良好的连续性。

磁阱中冷原子真空测量的研究进展

冷原子真空测量是一种超高/极高真空度测量的新技术,理想磁阱中冷原子真空测量可溯源至原子基本性质,能够建立真空原级计量标准。通过不同磁阱磁场强度、磁捕获势能和磁捕获参数的对比分析,对各类磁阱的束缚性能进行总结。调研了国内外在磁阱中冷原子真空测量的研究,综述了实现冷原子原级真空标准的理论参数计算和设备研制实验。从优化和构建磁阱方面对磁阱中的冷原子真空测量进行展望。

静电力平衡式MEMS电容薄膜真空计检测电路研究

静电力平衡式MEMS电容薄膜真空计量程宽、稳定性高,具有广阔的应用前景。测量电路是保证静电力平衡式MEMS电容薄膜真空计性能的关键因素。采用交流激励式检测方法,设计了一种微小电容检测电路,并利用软件仿真和实验测试进行验证。结果表明,该电路能够快速检测微小电容并将其转换为直流电压信号,分辨率为0.33 V/pF。此外,抗驱动电压干扰测试表明,该电路能够在1~100 V范围的直流驱动电压下正常工作,电容测量的输出电压最大标准差为0.010 249 V,并且具有优异的稳定性。

冷原子量子真空测量设备小型化研究进展综述

量子真空测量是未来真空计量技术的重要发展方向,其基于物质的本征物理性质开展,具有无需校准、对真空环境扰动小、精度高等特点。目前,实验室规模的冷原子量子真空测量设备已经表现出了优秀的性能,科学家们正在努力推进量子传感器的实际应用,这意味着冷原子量子真空测量设备必须从实验室规模的大型平台转变为紧凑的小型化量子传感器。这要求小型化冷原子量子传感器同时具有很小的体积,以及在极端动态条件下优秀的工作性能。在本文中,介绍了冷原子量子传感器小型化的最新进展,重点关注了原子冷却所需的关键元件,包括激光系统、原子源、磁光阱和线圈等。讨论了各元件的小型化方案以及对传感器性能的影响,并对冷原子量子真空传感器的发展进行了展望。

基于VEP法的乡村景区旅游形象感知研究——以安吉余村为例

从生态文明基地转变到乡村旅游景区,是乡村型生态文明基地可持续发展的重要路径,研究其旅游形象感知可以为其转型发展提供有益借鉴。本文以安吉余村生态文明教育基地为例,采用游客受雇拍摄法(visitor-employed photography,VEP)对其旅游形象感知进行研究。结果表明:1)受访者对科普宣传设施关注度最高,对景区评价主要以正面评价为主,但仍然存在部分负面评价;2)景区缺乏本土特色、体验活动不多,景区运营管理不够严格和智慧化程度不高是目前存在的主要问题。为了促进以教育参观为主的乡村型生态文明基地有效转变为户外体验为主的生态文明基地型乡村旅游景区,应该从挖掘本土文化、增加“特色建筑”配套设施、完善景区管理制度、建设智慧化景区等方面做出努力。

共底贮箱氢氧泄漏监测设备研制

本文介绍了共底贮箱氢氧泄漏监测设备的详细结构设计,包括共底抽真空装置、共底气体成分分析装置、发射现场抽空管路和现场使用流程优化等内容。目前,所研制的2套共底氢氧泄漏监测设备已顺利交付使用,并已参与了3次发射任务,确保了火箭发射任务期间的航天器安全和发射人员人身安全,未来将持续服务于新一代中型运载火箭高密度发射任务。

宽量程四极质谱计研制及性能研究

基于四极质谱交变电场和静电场中离子运动轨迹对离子源、质量分析器和离子检测器的物理参数及几何结构尺寸进行设计,研制了宽量程四极质谱计,其物理部分核心质量为2.05 kg,体积为(315×145×60)mm^(3),仪器功耗为86 W,并对质谱计的质量范围、灵敏度等核心性能指标开展实验研究。结果表明,该质谱计的质量范围为2~614 u,采用氩气测试其他性能,法拉第和倍增器的检测灵敏度分别为2.62×10^(-6)、13 A/Pa,不同质量段50%峰高处的分辨能力分别为0.95 u(m/z 2)、0.72 u(m/z 40)、0.78 u(m/z 132)和1.32 u(m/z 614),线性工作压力上限为1.39×10^(-3)Pa,仪器在4 h内的信号强度稳定性为2.6%,8 h内的质量轴稳定性为±0.1 u。该质谱计有望应用于空间探测,军事技术,食品安全等领域。

不同参数四极杆组件宽质量范围性能仿真

四极质谱计应用需求的不断扩大对四极杆组件需求量迅速增加,为满足大批量、通用化要求需研发几种固定尺寸的模块化四极杆组件,再设计不同的射频电源来满足应用需求。基于四极电场和离子运动理论,使用离子光学仿真软件SIMION对电场分布和离子运动轨迹进行了建模和计算分析。仿真分析结果表明,在所选定仿真参数下,场半径主要决定大质荷比离子通过率曲线形状,其对不同质荷比离子通过率影响不同,对分辨率的影响随质荷比增大而减小;质荷比越小,离子稳定分离所需杆长越长,达到所需杆长前,离子通过率随杆长增加而减小,分辨率相反;直交比的增加会减小通过率、提高分辨率,对大质荷比段影响更大;频率的增加在全质荷比提高分辨率,增加低质荷比通过率,但显著降低大质荷比通过率;大尺寸杆特别适用于低质荷比离子分析,用于大质荷比时必须采取降低边缘场影响的措施。研究结果可为不同应用目的四极质谱计的设计提供参考。

基于碳纳米管电子源的计量级电离真空计数值模拟研究

通过控制电离区域内的电子轨迹和电子能量,能够使计量级电离真空计实现高稳定的超高真空测量。设计了一种基于碳纳米管(CNT)电子源的计量级电离真空计,构建了物理模型,模拟计算了电子透过率、电子传输效率和灵敏度等关键参数,并分析了不同的电子发射分布、电极电压和制造安装公差对灵敏度稳定性等关键参数的影响。该真空计的理论计算灵敏度为0.2517 Pa^(-1),标准偏差为7.7538×10^(-5)Pa^(-1)。

基于四极质谱计质量歧视效应修正的材料CxHy放气率测试方法研究

材料的碳氢化合物分放气率直接关系到精密仪器的稳定性、可靠性及寿命,分放气率的测量通过四极质谱计(QMS)测量的真空分压力计算得到。然而,QMS存在的质量歧视效应导致了大质量数离子的测量灵敏度降低,从而影响碳氢化合物分放气率的测量准确度。针对该问题,文章对小孔流导法分放气率测量装置进行了优化改进,并提出了一种利用十二烷修正QMS质量歧视效应的方法。为验证方法的有效性,对两台QMS的质量歧视效应进行了修正,并选取聚四氟乙烯(PTFE)、氟橡胶(FKM)样品,测试了不同时刻碳氢化合物的放气率,结果表明,文章所提方法可以有效地降低QMS的质量歧视效应,另外,通过质量歧视修正后的碳氢化合物放气率较未修正时有明显上升,其中PTFE样品CxHy-1、CxHy-2放气率分别上升19.78%、123.83%,FKM样品CxHy-1、CxHy-2放气率分别上升31.91%、155.22%。

电容薄膜真空计的温度特性研究

电容薄膜真空计(Capacitance Diaphragm Gauge,CDG)是一种常用的粗低真空测量传感器,具有较高的测量精度和稳定性。温度是影响真空计量准确性的重要因素之一,环境温度的变化会导致CDG的测量结果发生较大的偏移。为探究温度对CDG测量结果的影响情况,开展了温度环境实验,考察了保温型与非保温型CDG在-30℃~50℃环境中测量结果的变化情况。实验结果表明,保温型CDG在额定温度0℃~45℃环境中测量结果较为稳定,温度高于或低于该区间范围时,测量结果会发生一定程度的偏移;温度对非保温型CDG造成的影响较大,利用温度-压力误差曲面可以修正CDG误差,提高真空计测量精度。

基于双光梳的激光吸收谱真空分压力测量技术研究

为了提高真空分压力测量的准确度和灵敏度,弥补传统测量方法的固有缺陷,真空分压力将结合理想气体定律,使用气体密度来表征。利用气体分子的红外吸收光谱,通过双光梳光谱技术测量其对特定波长光的吸收可实现对混合气体中目标气体密度的精确测量,进而反演出真空分压力。研建了基于电光双光梳的真空分压力测量系统,结合双光梳外差光谱技术与腔增强光谱技术,实现了非侵入、大动态、高速度的真空分压力测量。实验对CO_(2),CO,N_(2)三元混合气体中CO_(2)与CO的真空分压力进行了测量,其相对误差分别为2.84%和2.77%。通过不确定度分析得出,吸收线强度误差是真空分压力测量中最主要的不确定度分量。

超高真空计微弱离子流检测技术研究

在超高真空环境下,Bayard-Alpert型电离真空计通过电离气体分子得到的离子流信号十分微弱,且极易受到干扰。介绍了一种用于超高真空测量的微弱信号检测系统,包括测量电路、调零电路与处理模块。该系统采用高精度放大器与高绝缘继电器,可以实现微弱信号的精密放大,满足mA级至亚pA级范围的宽量程电流信号检测;能够自动完成测量档位的切换、系统调零、数据处理与真空全压力值计算,测量下限可达10-13A量级,可用于超高真空计离子流的精确测量,具有良好的线性及稳定性。

电子轰击离子源离子传输效率的数值模拟与实验研究

针对兰州空间技术物理研究所自研的四极质谱计用电子轰击离子源(EI源)的离子传输效率进行了数值模拟和实验研究。利用模拟仿真软件Simion8.1,采用控制变量法研究了EI源各电极参数对离子传输效率的影响,并进行了实验验证,实验结果与仿真结果一致。结果表明,降低电离室电压、增大电离室与引出极间电压差、调节聚焦极电压至最优值可提高EI源离子传输效率。在四极质谱计中,电离室电压、引出极电压受其他相关因素影响,可调节范围很小,提高EI源离子传输效率的有效方法是调节聚焦极电压。

极高真空校准室内残余气体的成分分析

用四极质谱计对316L不锈钢制作的极高真空(XHV)校准室在烘烤前、后的残余气体成分进行了分析。一个热阴极电离规(IE514)和一个四极质谱计(QMS200)连接在XHV校准室上。烘烤前,开、关热阴极电离规以及对其进行除气,放出的气体主要有H2O、CO、H2、CH4和CO2。烘烤后,开、关热阴极电离规以及对其进行除气,放出的气体主要有CO、H2、CO2和CH4。整个烘烤过程完成后2h,XHV校准室内的压力在室温下通过分子泵串联抽气机组抽至8.97×10-9Pa,用四极质谱计分析到的残余气体成分主要为H2和CO。整个烘烤过程完成后4h,打开非蒸散型吸气剂泵(NEGP)对XHV校准室抽气,结果表明NEGP对H2具有较大的抽速,但对碳氢类化合物(如CH4)和惰性气体几乎没有抽速。用NEGP对XHV校准室连续抽气72h后,XHV校准室内的压力从8.34×10-9Pa下降到9.12×10-10Pa。不锈钢XHV校准室内的残余气体成分中大量的CO和CO2主要来自于四极质谱计。

恒压式气体微流量计的测控系统研制

恒压式气体微流量计的测控系统是在工控机控制下 ,采用电容薄膜规、光电编码器、铂电阻温度计等高精度传感器测量出变容室内气体的压力、体积变化率、温度等参量 ;采用两种恒压控制模式 ,在流量测量的动态过程中将变容室内气体的压力波动控制在± 0 0 1%之内 ;工作软件具有虚拟仪器界面 ,操作方便 ,实现了对流量计的计算机自动化控制和管理。恒压式气体微流量计能够提供 (3 96× 10 -4～ 3 6 4× 10 -8)Pa·m3 /s范围内的气体微流量。在 10 -8Pa·m3 /s范围内的相对合成标准不确定度为 1% ,在 (1× 10 -7～ 1× 10 -4)Pa·m3 /s范围内的相对合成标准不确定度为 0 7%。

“两山”理论视域下大学生生态文明教育路径探析

简述“两山”理论及大学生生态文明教育的实践意义。结合浙江省15所高校5 330个大学生生态文明素质现状抽样调查结果,提出坚持“五个融入”,探索大学生生态文明教育新路径。