SwRI为空间仪器开发更有效的粒子转换表面
西南研究所正在投入内部资金来开发更有效的转换表面，以便未来的航天器仪器能够收集和分析低能粒子。转换表面是覆盖硅晶片的超光滑、超薄表面，可将中性原子转换为离子，以更有效地探测来自外太空的粒子。
改变粒子的电荷可以简化并增强检测和分析能力。该研究所机械工程部的Jianliang Lin博士和SwRI空间科学部的Justyna Sokół博士领导了这个多学科项目。该项目建立在为星际测绘和加速探测器 (IMAP) 航天器的 IMAP-Lo 仪器成功创建转换表面的基础上。 IMAP 计划于 2025 年推出，将帮助研究人员更好地了解日光层的边界，日光层是围绕太阳系的空间区域，太阳风对日光层具有重大影响。
“当低能原子从外太空进入仪器时，它们会从转换表面反弹，要么获得或失去一个电子，从而使其电荷不平衡。这使得提高它们的速度并分析它们的质量和其他特性变得更加容易，”索科乌说。
至关重要的是，这些表面必须在长达数十年的任务过程中保持其转换效率。
“转换表面的厚度通常小于 50 纳米，比人类头发丝薄 1000 多倍，”Lin 说。 “表面还必须尽可能光滑——接近完美。如果表面不够光滑，粒子会因能量散射而减慢速度，这使得检测和分析其特性变得更加困难。”
在伯尔尼大学进行的研究的基础上，Lin 和 Sokół 目前正在致力于创建由碲化镉 (CdTe) 和硒化锌 (ZnSe) 制成的更有效的转换表面。
“碲化镉和硒化锌薄膜是用于转换表面的新型材料，可以潜在地减少表面上的角散射，从而最终提高转换效率，”林说。
SwRI 已成功制造出符合光滑度标准的 ZnSe 薄膜。下一阶段将测试该材料作为转换表面的有效性。
林说：“西南研究院在应对此类挑战方面拥有独特的能力，在航天器仪器和薄膜开发方面拥有丰富的专业知识。” “跨学科合作使这一切成为现实，这就是为什么我们有信心能够制造出更好、更有效的转换表面。”
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