Прибор АРИЕС-Л

Панорамный анализатор ионов и нейтралов АРИЕС-Л входит в состав научной аппаратуры космического аппарата Луна-Глоб и предназначен для решения двух научных задач:

  • Анализ состава и свойств лунного реголита для исследования происхождения, эволюции и свойств Луны.
  • Исследование взаимодействия солнечного ветра с лунной поверхностью и лунной экзосферой на полюсах.

АРИЕС-Л является энерго-масс-спектрометром с полем зрения 2π. Широкий угол зрения позволяет прибору измерять одновременно поток солнечного ветра и поток вторичных частиц распылённых из лнного реголита. Прибор также содержит конвертер нейтральных атомов, расположенный в поле зрения прибора. Вторичные нейтралы, распылённые солнечным ветром ионизируются но поверхности конвертора и анализируются в энерго-масс анализаторе. Научная постановка задачи, разработка электронно-оптической схемы и её моделирование производится сотрудниками ИКИ РАН, под руководством главного научного сотрудника, д.т.н., проф. Вайсберга О.Л.

 

Расположение прибора на космическом аппарате "Луна-Глоб"

Расположение прибора на космическом аппарате "Луна-Глоб"

Принцип действия прибора следующий. Через входное окно в прибор попадают ионы, летящие со всех сторон. Первичное зеркало преобразует пучок и направляет эти ионы на входное окно тороидального электростатического анализатора (ЭСА). ЭСА выбирает из этого потока ионы в узком интервале энергий, которые затем отражаются от зеркала и попадают в координатно-чувствительный детектор. Таким образом, получается пространственная (двухмерная) картина распределения потоков ионов данной энергий в полусфере. Данная последовательность повторяется на всех заданных энергетических интервалах. Для определения состава ионов по массе используется электростатический затвор. При измерении массового спектра первоначально затвор заперт. Затем на короткое время потенциал на электродах затвора обнуляется, что позволяет короткому пучку ионов пройти от затвора во входное окно ЭСА для последующего анализа. Так как ионы отбираются электростатическим анализатором по величине отношения энергии к заряду, то их скорость в приборе обратно пропорциональна квадратному корню из отношения массы иона к его заряду.

Схема электронной оптики прибора АРИЕС-Л   Модель прибора АРИЕС-Л
Схема электронной оптики и модель прибора АРИЕС-Л: 1 - входное окно; 2 - электростатическое зеркало M1; 3 - электростатический затвор (гейт); 4 - входная диафрагма электростатического анализатора (ЭСА); 5 - тороидальный ЭСА; 6 - выходная диафрагма ЭСА; 7 - отражающее зеркало; 8 - координатно-чувствительный детектор.

 

Модуль электронной оптики   Модуль электронной оптики
Модуль электронной оптики

 

Технические характеристики прибора
Наименование параметра Значение
Диапазон регистрируемых энергий 5 эВ - 5 кэВ
Энергетическое разрешение 10%
Диапазон регистрируемых масс 1 - 100 а.е.м.
Массовое разрешение ΔM 1 а.е.м.
Угол обзора
Угловое разрешение 15° х 25°
Масса 2,2 кг
Потребление  3 Вт

 

Рабочее место и оснастка для отладки и калибровки прибора   Рабочее место и оснастка для отладки и калибровки прибора

Рабочее место и оснастка для отладки и калибровки прибора

 

Для отладки различных узлов прибора, протокола информационного обмена и визуализации получаемых научных данных и телеметрии в режиме реального времени разработано специализированное программное обеспечение.

Программное обеспечение для проведения экспериментальных исследований

Для последующего анализа и визуализации полученных экспериментальных данных разработано соответствующее программное обеспечение. 

Программное обеспечение для визуализации зарегистрированных данных   Программное обеспечение для визуализации зарегистрированных данных