Design and realization of a space-borne reflectron time of flight mass spectrometer : electronics and measuring head
Conception et réalisation d'un spectromètre de masse à temps de vol spatialisable de type « réflectron » : électronique et tête de mesure
Résumé
The purpose of this thesis is the realization of the electronics of a time of flight mass spectrometer, the realization and the vacuum tests of a prototype which can be put onboard a satellite. A particular effort was necessary to decrease to the maximum the mass and electric consumption of the spectrometer, which led to the development of new circuits.
The work completed during this thesis initially concerns the electronics of the measuring equipment which was conceived in a concern for modularity. A complete “reflectron” type mass spectrometer was then designed, simulated and developed. The built prototype, which uses the developed electronics, was exposed to ion flows of different masses and energies in the CESR vacuum chambers. Its measured performances validate the implemented principles and show that an identical mass spectrometer can be put onboard a satellite with profit, for planetary or solar missions.
The work completed during this thesis initially concerns the electronics of the measuring equipment which was conceived in a concern for modularity. A complete “reflectron” type mass spectrometer was then designed, simulated and developed. The built prototype, which uses the developed electronics, was exposed to ion flows of different masses and energies in the CESR vacuum chambers. Its measured performances validate the implemented principles and show that an identical mass spectrometer can be put onboard a satellite with profit, for planetary or solar missions.
Ce travail de thèse porte sur la réalisation de l'électronique d'un spectromètre de masse à temps de vol, sur la réalisation et les tests au vide d'un prototype embarquable sur satellite. Un effort particulier a été nécessaire pour diminuer au maximum la masse et la consommation électrique du spectromètre, ce qui a conduit au développement de circuits nouveaux.
Le travail réalisé au cours de cette thèse porte en premier lieu sur l'électronique de la chaîne de mesure qui a été conçue dans un souci de modularité. Un spectromètre de masse complet de type « réflectron » a ensuite été conçu, simulé puis développé. Le prototype construit, qui utilise l'électronique développée, a été soumis à des flux d'ions de masses et d'énergies différentes dans les chambres à vide du CESR. Ses performances mesurées valident les principes mis en œuvre et démontrent qu'un spectromètre de masse identique peut être embarqué avec profit sur satellite, tant dans le cadre de missions planétaires que solaires.
Le travail réalisé au cours de cette thèse porte en premier lieu sur l'électronique de la chaîne de mesure qui a été conçue dans un souci de modularité. Un spectromètre de masse complet de type « réflectron » a ensuite été conçu, simulé puis développé. Le prototype construit, qui utilise l'électronique développée, a été soumis à des flux d'ions de masses et d'énergies différentes dans les chambres à vide du CESR. Ses performances mesurées valident les principes mis en œuvre et démontrent qu'un spectromètre de masse identique peut être embarqué avec profit sur satellite, tant dans le cadre de missions planétaires que solaires.
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