用于空间中高能离子探测的飞行时间(TOF)质谱仪——发展现状与展望

作者：张伟杰; 张珅毅; 张贤国; 叶依众

来源：地球物理学报, 2022, 65(10): 3743-3758.

DOI：10.6038/cjg2022P0879

• 飞行时间法
• 中高能离子
• 磁层探测
• 行星探测
• 太阳探测
• 深空探测

对空间中能量介于几十keV到几MeV的离子进行成分、能谱、通量和角分布等信息的测量，具有十分重要的科研和应用价值.20世纪80年代，一种基于二次电子发射(Secondary Electron Emission, SEE)的TOF×E空间中高能离子探测器(下简称中高能TOF质谱仪)问世，直到今天，仍然被广泛应用于各类空间任务.本文将重点介绍中高能TOF质谱仪的技术原理，发展历史，当前发展现状和未来趋势.另外还对中高能TOF质谱仪的质量分辨率和抗干扰能力两项关键参数的影响因素进行分析，并探讨通过引进石墨烯薄膜和金刚石探测器改善两项性能的可能性.该项技术目前我国仍未掌握，但随着我国多项深空探测项目即将开展，已对该技术提出了科研和应用需求.针对未来不同的空间任务需求，我国对中高能TOF质谱仪的研发应涵盖单方向高精度和多方向多要素两种类型，并研究通过引进石墨烯薄膜和金刚石探测器等新技术，进一步提升其探测性能和空间任务适应性.

• 单位
  中国科学院大学; 中国科学院国家空间科学中心