The utility model discloses an active control system for surface potential of dielectric materials in high vacuum environment, including plasma source, microwave system and gas supply system. The microwave system includes microwave power supply system and microwave transmission system. Microwave power supply system transmits microwave to plasma chamber of plasma source through microwave transmission system, and gas supply system includes gas storage system. With the gas control system, the plasma generated by the plasma source is introduced with a vacuum of 10.
【技术实现步骤摘要】
高真空环境下介质材料表面电位主动控制系统
本技术属于等离子体与材料相作用科学研究领域,具体涉及一种高真空环境下介质材料表面电位主动控制系统。
技术介绍
航天器在轨运行期间,其表面受空间等离子体、高能电子、太阳辐射、空间带电尘埃等环境的影响,可能发生静电荷积累和泄漏的现象。这种充放电过程可能造成航天器材料的击穿、材料表面性能下降,使太阳电池、电子器件和光学敏感器性能下降或出现损伤;同时这种充放电过程产生的强电磁脉冲会严重干扰航天器内部仪器系统,产生异常、故障、失灵甚至导致航天器报废等,将严重影响重大空间任务的执行。因此,对航天器表面电位进行有效控制对于保障我国航天器在轨安全稳定运行具有非常重要的意义。空间的恶劣环境复杂多变(如超低温、极低真空、高能电子离子辐照等),常规可用的地面除静电的方式(如加湿空气、电晕放电等)将无法使用。目前存在的介质表面电位控制方法主要分被动式控制和主动式控制两种,相比较前者主动式控制更为灵活有效和彻底。通常发射的荷电粒子束流主要有三种:电子束、离子束和等离子体束,其中电子束和离子束均为单一电性的粒子流。国际空间站(ISS)使用发射电子的空心阴极组件,通过其发射的电子束流为空间站与空间等离子体环境之间提供一种低阻抗通路,降低并控制空间站表面电位,这种空心等离子体源电子发射能力强,但离子较少,功耗较大,中和不彻底。欧空局提出了一种离子源主动控制方法,使用液态金属蒸发、离化并被加速极的电压加速喷出形成离子束,但这种离子源的结构较为复杂,且只能中和负电位,不能中和正电位,同时会带来不利的材料污染等。因为空间环境的恶劣多变以及飞行器位置时常 ...
【技术保护点】
1.一种高真空环境下介质材料表面电位主动控制系统,其特征在于:包括等离子体源体、微波系统、供气系统和真空系统,所述微波系统包括用于产生2.45GHz微波的微波发生器和微波传输系统,所述微波发生器由微波电源和磁控管构成;所述微波发生器其产生的微波通过微波传输系统传输至等离子体源体(19)的等离子体室(27)内;所述供气系统包括气体储存系统和用于控制进入等离子体室(27)内气体的气压和流量的气体控制系统,所述气体储存系统的气体通过进气管(21)通入等离子体源体的等离子体室(27),所述真空系统包括真空室(15),所述真空室内装有用于测试介质材料表面电位的电位计(16)和待控制表面电位的介质材料(20)及介质材料放置平台,真空室其真空度在10‑4Pa以下;所述等离子体源体(19)其产生的等离子体导入真空室(15)内,并作用于待控制表面电位的介质材料表面。
【技术特征摘要】
1.一种高真空环境下介质材料表面电位主动控制系统,其特征在于:包括等离子体源体、微波系统、供气系统和真空系统,所述微波系统包括用于产生2.45GHz微波的微波发生器和微波传输系统,所述微波发生器由微波电源和磁控管构成;所述微波发生器其产生的微波通过微波传输系统传输至等离子体源体(19)的等离子体室(27)内;所述供气系统包括气体储存系统和用于控制进入等离子体室(27)内气体的气压和流量的气体控制系统,所述气体储存系统的气体通过进气管(21)通入等离子体源体的等离子体室(27),所述真空系统包括真空室(15),所述真空室内装有用于测试介质材料表面电位的电位计(16)和待控制表面电位的介质材料(20)及介质材料放置平台,真空室其真空度在10-4Pa以下;所述等离子体源体(19)其产生的等离子体导入真空室(15)内,并作用于待控制表面电位的介质材料表面。2.根据权利要求1所述的高真空环境下介质材料表面电位主动控制系统,其特征在于:所述等离子体源体(19)包括进气管(21)、微波同轴天线(22)、环形永磁钢(24)、磁钢固定套筒(25)以及等离子体调节板(28),所述磁钢固定套筒(25)为下端开放的筒状结构,微波同轴天线(22)和进气管(21)从磁钢固定套筒(25)的封闭端插入其内腔,所述环形永磁钢(24)固定安装在磁钢固定套筒(25)内侧,且围绕在微波同轴天线(22)外侧,所述等离子体调节板(28)固定安装在磁钢固定套筒(25)的开放端,所述环形永磁钢(24)、磁钢固定套筒(25)、等离子体调节板(28)与微波同轴天线(22)构成等离子体室(27)。3.根据权利要求2所述的高真空环境下介质材料表面电位主动控制系统,其特征在于:所述等离子体调节板(28)上设置有至少一个用于调节等离子体发生室内的反应气体粒子束,以及调节漂移扩散出的等离子体参数,包括等离子体密度、等离子体温度以及等离子体电势的调节孔(29);所述调节孔(29)呈圆形、三角形、菱形、正方形、五边形、六边形或其他多边形结构;所述等离子体调节板(28)由铝、无磁不锈钢、铜、聚四氟乙烯板、塑料板或环氧板制成。4.根据权利要求2所述的高真空环境下介质材料表面电位主动控制系统,其特征在于:所述等离子体源体(19)借助于密封贯穿真空室(15)的遥操作杆(10)设于真空室(15)内,等离子体源体(19)借助于固定环(17)和等离子体源体外壳(18)安...
【专利技术属性】
技术研发人员:原青云,张希军,陈龙威,孙永卫,代银松,任兆杏,
申请(专利权)人:中国人民解放军陆军工程大学,
类型:新型
国别省市:河北,13
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