بررسی تجربی و بهینه سازی عملکرد حرارتی سلول طیف سنج تحرک یونی

طیف سنجی تحرک یونی به عنوان یکی از روش های آشکارسازی بر اساس یونیزاسیون مواد معدنی، آلی و شیمیایی در ماموریت های سرنشین دار و رباتیک فضایی، سال ها به طور کارآمدی مورد استفاده قرار گرفته است. کاربردهای فضایی این ابزارها، شامل پایش محیطی فضاپیماها و همچنین شناسایی مواد آلی و معدنی در نمونه های گردآوری شده از کیهان می باشد. در این بین، جهت پاک سازی و انتقال یون ها در ناحیه رانش سلول آشکارساز، نیاز به گرمایش وجود دارد. با توجه به نیاز به کوچک سازی و بهینه سازی توان مورد نیاز آشکارسازهای فضایی، بررسی تجربی گرادیان حرارتی و عوامل موثر بر آن بسیار اهمیت دارد. جهت انجام بررسی تجربی حرارتی سلول، برنامه و تجهیزات ثبت دما همچون سامانه کنترل دما، ثبت کننده اطلاعات، حسگرهای ترموکوپل، نمایشگر، حسگر دمای مقاومتی و همچنین اجزای اصلی سیستم آشکارساز شامل واجذب کننده و میکروپمپ ها استفاده شده است. در این پژوهش، با بررسی تجربی زمان گرمایش و گرادیان حرارتی موجود در سلول طیف سنج تحرک یونی در حالت های مختلف و چندین دمای هدف، عوامل موثر بر آن شناسایی گردید. نتایج نشان داد، ایجاد جریان نوسانی هوا درون سلول می تواند موجب کاهش گرادیان دمایی و زمان رسیدن به پایداری حرارتی گردد. در نهایت، راهکارهایی جهت بهینه سازی حرارتی ارائه شده است.