[拼音]：dianliceng zhijie tance

[外文]：ionospheric direct sounding

利用火箭、卫星等空间飞行器将探测装置携带到电离层中，测量电离层介质对装置的直接作用，以获得电离层参量的方法。直接探测能测到间接探测不易测到的参量，如离子成分、离子密度、离子温度和高空磁场等；测量精度高，有较高的空间分辨率，可以探测较精细的电离层结构。根据测量的对象和目的，探测装置主要有探针（收集电荷微粒的导电体装置）和磁力计。探针分电子探针、离子探针和质谱探针。

用于测量电离层的电子密度、电子温度及其能量分布的装置。它分为两类:一类是直流探针，即在电极(探针)上加一正偏压的朗缪尔探针。利用它就能吸收周围的电子形成电流。电极上加的电压不同，产生的电流密度也不同，而电流密度不仅与探针形状、大小、电位有关，而且与电离气体中的电子密度和电子温度有关。因此，从探针输出的伏-安曲线可以推算出探针所在位置的电子密度、电子温度及其能量分布；另一类是高频探针，是通过测量处在等离子体中的偶极天线(探针)的高频阻抗特性，来推算探针所在位置的电子密度。这类探针，有测量馈线电压计算阻抗的驻波阻抗探针；有利用电容电桥，检测对应阻抗较大值的上混合谐振频率的等离子体频率探针；有利用相位检测器，测量对应于阻抗较大的上混合谐振频率和对应于阻抗小的鞘套谐振频率的磁旋等离子体探针。电子探针的设备简单，可以得到其他探测不易得到的电子温度数据，但精度较差。

用于测量电离层的离子密度、离子温度及能量分布的装置。它分两类：一类是在电极上加上负偏压的朗缪尔探针，以收集正离子电流推算离子密度和离子温度；另一类是栅格离子探针或离子捕获器，它是由一个负偏压栅格围住的正电压探针构成。

用于测量电离层的离子或中性粒子的质量、成分的装置。它分为 3种：

（1）磁偏质谱仪，有一个弱电场把来自周围等离子体中的离子诱入仪器的入射孔，并使它们在垂直于其运动方向的磁场中通过，这样离子就在圆轨道上运动。加速电位来回扫描，不同质量的离子就在不同的轨道上运动并被记数。由于这种仪器较重并可能引起对其他测量装置的干扰，故多用于火箭上而不用于卫星上。

（2）高频质谱仪，又称本内特质谱仪，实际上是速谱仪，它有5个电压栅，预先被前栅电位差加速的离子相继通过 3个栅，而中央栅和连在一起的两个相邻的外栅之间加上交变电压，只有加速两次以较大能量通过第 4栅的离子才具备被收集的速度。当它克服减速电位由第 4栅到第5栅时，就被选出并在第5栅的远侧计数。因为它比较简单轻巧而被广泛采用。

（3）四极质谱仪，由 4根圆形细杆排列成互相平行的方阵组成。每相对的两根用导线连在一起，在它们之间加上包括直流和交变成分的电位差。离子流被送到系统的对称轴上，当加上适当的电位时，大部分离子都能从离子流中偏离出去并打到导体杆上，而只有那些决定于交变场和恒定场之比的特定质量的离子才能通过这种结构而不被捕获，并在远端计数。

用于探测电离层发电机区附近的磁场和磁层顶附近磁场的装置。前者用火箭携带，后者用卫星携带。常用的有饱和式磁力仪和碱蒸气磁力仪。饱和式磁力仪，使用一个磁性物质棒，它能测量沿棒方向的磁场分量。测量精度达10-1纳特，能用于测量直至105纳特的强磁场，但不能用它进行绝对测量，而且需要校准。碱蒸气磁力仪，依赖于碱蒸气中原子能级的塞曼分裂，可以用于测量磁场强度的绝对值，而且不用校准，但不能测量磁场的方向。

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