雅宝题库解析：
高层大气是地球空间环境重要的组成部分之一。在高层大气中，存在着包括气辉和极光等众多物理现象。高层大气的温度、密度等物理量受太阳极紫外(EUV)辐射、太阳风和磁暴的影响较大，这些物理量的变化规律是空间物理学研究的一个重要内容。此外，由于高层大气的密度和温度还极大地影响着低地球轨道(LEO)空间飞行器的安全飞行和轨道维持，所以它们也是低地球轨道(LEO)空间飞行器结构和轨道设计必须考虑的重要因素。因此，对高层大气的探测既有重要的科学意义，又有显著的航天工程应用价值。本论文首先调研了250~700km高层大气中性成份的密度、温度等物理量随太阳活动周期、地球经纬度、季节等的变化，分析了对高层大气探测的可行性。通过文献调研，总结了国内外关于高层大气探测的经验，同时分析了空间探测常用质谱计探测的特点。在对比了矩形离子阱(RIT)质谱计和平板圆环电极质谱计各自的优势之后，提出了一种改进的矩形离子阱质谱计的质量分析器。该离子阱质量分析器在保证高的离子容积的前提下，可以通过改变射频电极上所施加的电势函数来改变离子阱的电场结构。本论文运用离子光学仿真软件SIMION 3D 7.0对改进的矩形离子阱质量分析器的电场结构和离子运动特性进行了研究。研究结果表明，改进的矩形离子阱具有线性电场结构，满足离子约束的前提条件。同时离子运动轨迹范围研究表明，改变离子阱质量分析器的横截面尺寸参数有利于离子运动性能的提高。对离子阱离子约束效率的研究表明，离子约束效率随射频电压幅值的变化曲线优于约束效率随射频频率的变化曲线，离子在高射频频率下约束效率呈现的波动变化现象与离子阱边界电场的畸变有关。对离子阱的离子约束效率研究还表明，粘滞阻力对离子约束效率的影响很大，而离子之间的库仑力作用对离子约束效率的影响小于3%。最后，通过改变施加在射频电极上的电势函数，验证了改进矩形离子阱在改变电场结构上的优势。
发表于 2022-9-22 18:14:21
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