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1、,Harbin Institute of Technology,月球资源探测微型质谱仪,哈尔滨工业大学（威海）,技术方案,方案概要,目标：探测月壤中的稀有气体含量及其分布特征,技术方案及工作模式 仪器的系统组成 技术方案和技术路线 技术指标及系统接口 研究进展,月壤取样器装置和取样模式,1.利用巡视器的机械臂抓取取样头进行取样,2.在车下方安装简易取样臂,两种样品的获取方式,机械臂,取样臂,月壤取样器装置和取样模式,巡视探测器到达预定点，依指令伸出取样臂,依指令伸出取样臂，插入预设深度,启动抓取样品机构,50-100mm,简易取样臂,样品加热工作模式- 两个方案,2.小型质谱仪和取样头集成在一
2、起，现场取样、加热。控制电路放在巡视器中。,1.利用进样口的加热装置对样品进行加热，使其达到150度以上。,样品离子化及分析,1.样品加热后，可挥发性物质（He3等）气化或分解，直接进入到离子化室进行离子化。,2.利用微型离子阱质量分析器对稀有气体进行定量分析。,技术状态恢复,1.关闭加热器，离子阱对样品离子进行清除。 取样器抛弃已分析过的样品，收回取样臂。,改变离子阱分析器上的电压波形即可清除样品离子,仪器的系统组成,技术性能指标,探测内容：月壤中的稀有气体成分与含量 探测质量数范围： 测量谱：3-65amu 总量离子流：110-8 - 110-12 A 灵敏度：10-9 g;500-500
3、0个离子 质量分辨率：1 amu 样品加热温度：250度,系统接口,电性能接口： 一次电源： +24V或总体定 功耗：5 - 8W 总线传输接口：RS485/或总体定 单次测量数据：1k字节 单次测量时间：取样150秒+测量1秒 数据传输速率：1k比特/秒，传输时间10秒 或总体决定,系统接口,质谱仪重量： 1.5-2kg (含采样器） 体积：10*10*20-6*6*20左右 工作温度：-25 +50 度 过夜温度：-70 - +70 度,技术路线,离子阱是质谱仪的核心部件，此部件在美国某大学中成功使用过，在体积4*5*10中并联了4套质谱仪所需的离子阱组件。,1、利用离子阱原件进行配套控制
4、信号及电路研制,技术路线,不改变离子阱的关键的纵向尺寸，只将4路并联离子阱改变为单路离子阱。不影响原离子阱性能，体积减小为原来的1/2-1/3以下。,2、 再小型化，将4并联质谱改造为单质谱,单路,技术路线,在离子阱小型化后，再对配套电路进行小型化设计。进一步减小体积和重量。,3、 关键电路及外围配套电路的集成、小型化,技术路线,4. 简易月壤取样器,完成取样臂伸入月壤、抓取样品、放入加热器/自加热、抛弃样品等基本动作。 紧急状态取样臂自动脱离。,现有进展,各分机已完成，包括： 真空系统、进样系统、离子化系统、离子阱系统、弱电流放大系统；控制信号系统、弱电流监测系统等。,关键电路研制,离子阱控制系统,关键电路研制,弱电流放大系统,电子倍增管 uA级（10-6A） 直接放大： pA级 （10-12A）,现有进展,系统正在联调，已获得基本的试验结果。,谢谢！,Harbin Institute of Technology,