空間環(huán)境 熱等離子體原位探測載荷實(shí)驗室定標(biāo)方法 征求意見稿

空間環(huán)境熱等離子體原位探測載荷實(shí)驗室定標(biāo)方法本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了空間環(huán)境熱等離子體原位探測載荷實(shí)驗室定標(biāo)的定標(biāo)環(huán)境、定標(biāo)設(shè)備和定標(biāo)方法及數(shù)據(jù)處理。本標(biāo)準(zhǔn)適用于探測宇宙空間中熱等離子體特性的熱等離子體原位探測載荷的地面定標(biāo)，其它能量段的空間環(huán)境探測載荷定標(biāo)可參照執(zhí)行。2規(guī)范性參考文獻(xiàn)下列文件中的有關(guān)條款通過引用而成為本規(guī)范的條款。凡注日期或版次的引用文件，其后的任何修改單(不包含勘誤的內(nèi)容)或修訂版本都不適用于本規(guī)范，但提倡使用本規(guī)范的各方探討使用其最新版本的可能性。凡不注日期或版次的引用文件，其最新版本適用于本規(guī)范。GB/T30114.1空間科學(xué)及其應(yīng)用術(shù)語3術(shù)語和定義下列術(shù)語和定義適用于本文件。3.1空間熱等離子體spacehotplasma宇宙空間中離子和電子的能量范圍大約從十幾電3.2載荷地面定標(biāo)payloadgroundcalibration探測載荷在地面實(shí)驗裝置上對載荷性能進(jìn)行測試的試驗，通過地面定標(biāo)實(shí)驗給出探測載荷對探測3.3熱等離子體原位探測載荷insituhotplasmainstrument用于測量在宇宙空間中分布的熱等離子體中電子和離子能譜、離子質(zhì)譜及電子和離子速度分布和方向分布的儀器。4定標(biāo)環(huán)境要求實(shí)驗室環(huán)境應(yīng)滿足待標(biāo)定載荷和其他參試設(shè)備對使用環(huán)境的要求。要求如下：a)溫度：20°C±5°C；c)潔凈環(huán)境：滿足待定標(biāo)載荷對潔凈度的要求；d)真空環(huán)境：定標(biāo)裝置的真空度優(yōu)于5×10-4Pa；e)電磁環(huán)境：實(shí)驗區(qū)域內(nèi)的電磁場對用于定標(biāo)實(shí)驗的電子束和離子束的偏轉(zhuǎn)不大于1°。5定標(biāo)設(shè)備要求5.1通則用于空間環(huán)境熱等離子體原位探測載荷定標(biāo)的裝置，包括電子束源、離子束罐、磁屏蔽線圈等部分，為熱等離子體原位探測載荷定標(biāo)實(shí)驗提供必要的真空環(huán)境和粒子束環(huán)境。GB/TXXXX-XXXX/ISOXXXXX2a)可產(chǎn)生定標(biāo)實(shí)驗需要能量范圍電子束流；b)束流通量調(diào)節(jié)范圍覆蓋待定標(biāo)載荷響應(yīng)范圍；c)束流束斑足夠大，可以覆蓋待定標(biāo)載荷入口；d)束流在截面內(nèi)均勻度優(yōu)于90%；e)在定標(biāo)實(shí)驗期間束流的穩(wěn)定度優(yōu)于5%/h。5.3離子束源離子束源要求如下：a)可產(chǎn)生定標(biāo)實(shí)驗需要能量范圍離子束流；b)要根據(jù)實(shí)驗需要產(chǎn)生不同種類離子束；c)束流通量調(diào)節(jié)范圍覆蓋待定標(biāo)載荷響應(yīng)范圍；d)束流束斑足夠大，可以覆蓋待定標(biāo)載荷入口；e)束流在截面內(nèi)均勻度優(yōu)于90%；f)在定標(biāo)實(shí)驗期間束流的穩(wěn)定度優(yōu)于5%/h。5.4地面檢測設(shè)備a)地面束流檢測設(shè)備應(yīng)滿足測量定標(biāo)實(shí)驗束流要求；b)地面載荷檢測設(shè)備應(yīng)滿足空間環(huán)境熱等離子體原位探測載荷專用地面檢測設(shè)備的技術(shù)要求。5.5真空罐和轉(zhuǎn)臺a)真空罐真空度需優(yōu)于5×10-4Pa；b)真空轉(zhuǎn)臺平動范圍和轉(zhuǎn)動范圍滿足定標(biāo)實(shí)驗要求；c)真空轉(zhuǎn)臺平動和轉(zhuǎn)動重復(fù)定位精度滿足定標(biāo)實(shí)驗要求。6定標(biāo)方法6.1定標(biāo)原理熱等離子體原位探測載荷定標(biāo)實(shí)驗需要在真空罐內(nèi)進(jìn)行，定標(biāo)實(shí)驗核心區(qū)域的磁場和電場需要進(jìn)行控制，避免低能量束流被外界電磁場影響。熱等離子體原位探測載荷定標(biāo)原理如圖1所示。圖1熱等離子體原位探測載荷定標(biāo)原理圖由電子束源和離子束源產(chǎn)生實(shí)驗要求的束流，控制待定標(biāo)載荷的位置和朝向使其探測窗口對準(zhǔn)束流方向，使用地面檢測設(shè)備采集不同束流參數(shù)下的定標(biāo)數(shù)據(jù)，確認(rèn)數(shù)據(jù)有效后，進(jìn)行定標(biāo)數(shù)據(jù)處理，36.2定標(biāo)流程6.2.1定標(biāo)準(zhǔn)備空間環(huán)境熱等離子體原位探測載荷定標(biāo)準(zhǔn)備工作如下：a)完成定標(biāo)大綱和定標(biāo)細(xì)則的編寫；b)完成輔助設(shè)備（支架、夾具等）的加工；c)完成待定標(biāo)載荷在真空罐內(nèi)的安裝測試，并抽真空至要求真空度；d)連接待定標(biāo)載荷與地面檢測設(shè)備，并通電檢查，確保工作正常；e)使用地面檢測設(shè)備將待定標(biāo)載荷調(diào)整至測量狀態(tài)。f)將待定標(biāo)載荷移動到束流截面內(nèi)，使待定標(biāo)載荷測量窗口對準(zhǔn)束流；6.2.2實(shí)驗步驟空間環(huán)境熱等離子體原位探測載荷定標(biāo)步驟如下a)將待定標(biāo)載荷安裝于真空罐中的轉(zhuǎn)臺上，調(diào)整轉(zhuǎn)臺位置，使得束流的出射方向?qū)?zhǔn)待定標(biāo)載荷的入射窗口，抽真空直至達(dá)到要求（<5×10-4Pa）；b)用電子束源或離子束源產(chǎn)生被標(biāo)定載荷需要的束流；c)使用定標(biāo)系統(tǒng)束流測量儀器測量束流狀態(tài)；d)控制轉(zhuǎn)臺方位，使待定標(biāo)載荷以要求方向?qū)?zhǔn)束流；e)使用待定標(biāo)載荷采集數(shù)據(jù)，并記錄束流的參數(shù)；f)定標(biāo)數(shù)據(jù)采集后，確認(rèn)采集數(shù)據(jù)的有效性；g)根據(jù)測試細(xì)則，改變電子源或離子源輸出束流的參數(shù)，重復(fù)步驟b)至f)；h)開展定標(biāo)載荷的數(shù)據(jù)分析工作，編寫定標(biāo)總結(jié)報告。6.3數(shù)據(jù)處理方法6.3.1能量范圍和能量分辨率用多個數(shù)據(jù)點(diǎn)對待定標(biāo)載荷對能量響應(yīng)的曲線進(jìn)行最小二乘擬合，可以獲得待定標(biāo)載荷的能量響應(yīng)曲線，如圖2所示。不同測量原理的熱等離子體用熱等離子體原位探測載荷的探測原理及其能量響應(yīng)理論GB/TXXXX-XXXX/ISOXXXXX4 =(ηi-ηi)256.3.2視場及角度分辨率似圖4的響應(yīng)曲線。所有響應(yīng)曲線合成即在不同豎直方向，記錄定標(biāo)載荷對束流的響應(yīng)情況，GB/TXXXX-XXXX/ISOXXXXX66.3.3離子質(zhì)譜6.3.4抗紫外光能力用固定參數(shù)的紫外光源以不同的入射方向入射到定標(biāo)載荷的開口處。記錄在不同方向待定標(biāo)載荷GB/TXXXX-XXXX/ISOXXXXX8常用熱等離子體原位探測載荷探測原理析器探測的粒子平均能量與電極所加電壓的關(guān)系如式（1）E/q=k.V（2）A.2球形靜電分析器GB/TXXXX-XXXX/ISOXXXXX上的徑向位置與離子能量的關(guān)系符合以下的E/q=(Δ