四极质谱计多次搭载在探测器上对金星、土星、木星、土卫六等外星球表面大气成份进行了分析,获得了一些有价值的信息。本文分析了四极质谱计在空间应用时面临的问题;以具体的空间探测任务为例,探讨了质谱计设计的成功和不足之处,以及未来空间探测任务对四极质谱计提出的新要求。

磁偏转质谱计是根据离子在磁分析器中运动时，不同质荷比的离子有不同的偏转半径原理来实现质量分离的。磁场大小和分布对质谱计的性能影响较大，因而设计时需要对质谱计磁场分布进行精确计算。应用有限元法建立了计算质谱计磁分析器磁场的物理模型，并利用这一模型计算了磁分析器磁感应强度在空间的分布情况。结果表明，在半径分别为20mm和50mm的1／4圆弧轨道上，其磁场分布规律类似。由于边缘磁场效应，在磁铁边界区域约3mm范围内，磁感应强度基本呈直线下降，这一结果为磁分析器的结构优化和边缘场补偿提供了理论依据。

在小型磁偏转质谱计研制过程中,对带电离子在磁分析器中的运动轨迹的模拟计算是必不可少的。在采用有限元法分析并计算了磁分析器空间磁场的分布情况基础上,考虑边缘磁场效应,对带电离子在磁分析器中的运动轨迹进行了模拟计算,其模拟结果为小型磁偏转质谱计的离子源和接收器位置确定提供了重要的理论依据。

介绍了固定流导法极小气体流量测量技术,利用流导值为10-9m3/s量级的精密小孔,通过在10-110 Pa范围内调节进气压力,实现了10-810-10Pa·m3/s的流量测量,合成标准不确定度为0.94%。利用流导比值为187.9的两个激光小孔,将固定流导法产生了流量分流为总流量的0.53%,实现了10-1010-12Pa·m3/s范围内流量的测量,合成标准不确定度为1.2%。利用极小气体流量测量技术校准了小于10-8Pa·m3/s量级的真空漏孔,而且避免了四极质谱计的非线性引入的测量不确定度。与现有气体流量测量技术相比,提出的极小气体流量测量技术将测量下限延伸了4个数量级。

四极质谱计是一种分压力测量仪器，其线性上限一般为10^-3Pa。通过对影响四极质谱计测量上限的因素进行分析，得到高压力下的分压力计算方法，并通过实验验证了该方法的可行性，得出的结论对高压力下四极质谱计的应用具有一定的参考价值。

介绍了定容式流导法气体微流量校准装置的组成及校准方法，并着重对测量不确定度进行了评定。通过评定在定容式流量计的校准范围（1×10^-3～5×10^-6）Pa·m^3／s内，其合成标准不确定度为1，O％；在固定流导法流量计的校准范围（5×10^-4～5×10^-11）Pa·m^3／s内，其合成标准不确定度为1．4％～1.8％。

质谱计多次用于空间任务，探测了土星、木星、火星、金星等的大气成份，并搭载在多个探测器上对火星土壤成份进行了分析。本文回顾了质谱计在这些任务中的应用，包括先锋号金星探测任务，海盗号火星探洲任务，伽利略号木星探测任务、惠更斯一卡西尼号土星探测任务、罗塞塔彗星探测任务、凤凰号火星探测任务等；并分析了质谱计在未来空间探测任务中面临的挑战，及近年来质谱计空间应用技术的发展。

本文针对某质谱计离子源的设计,建立了离子源静电场数学模型,采用有限差分法对其场域进行离散,半迭代切比雪夫松弛法求解各节点的电位,拉格朗日插值法计算空间任意点的电位和电场,四阶龙格-库塔法计算离子运动轨迹。使用Visual C＋＋6.0为平台编程计算程序,结合离子源的具体结构求解了离子源静电透镜整个场域的电位和电场;绘制了等位线和离子运动轨迹。在此基础上,讨论了各电极电压对离子运动轨迹（即对聚焦性能）的影响。

标样气体进样系统用于质谱计的标样气体校准,以获得准确的测量数据.介绍了标样气体进样系统的结构、工作原理及进样方法,给出了标样气体配置的不确定度分析和测试结果.