本发明专利技术公开了一种航天器介质材料静电放电试验装置及方法，其利用电子加速器和电子枪获得高能电子和低能电子的混合辐照环境，测试介质材料在低能和高能的结合环境辐照下介质材料的静电放电脉冲，同时测量介质材料的在低能和高能结合环境辐照下的表面电位。其装置主要包括电子加速器、电子枪、真空抽气系统、介质材料样品、样品表面电位测量装置和示波器。本发明专利技术的装置可以用于测试在低能和高能环境结合辐照下的介质材料静电放电脉冲，为研究介质材料静电放电与空间环境的关系提供重要的依据。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了，其利用电子加速器和电子枪获得高能电子和低能电子的混合辐照环境，测试介质材料在低能和高能的结合环境辐照下介质材料的静电放电脉冲，同时测量介质材料的在低能和高能结合环境辐照下的表面电位。其装置主要包括电子加速器、电子枪、真空抽气系统、介质材料样品、样品表面电位测量装置和示波器。本专利技术的装置可以用于测试在低能和高能环境结合辐照下的介质材料静电放电脉冲，为研究介质材料静电放电与空间环境的关系提供重要的依据。【专利说明】
本专利技术涉及，特别是测试介质材料在低能和高能的结合环境辐照下介质材料的静电放电脉冲，属于测量领域。
技术介绍
针对航天器使用的各类介质材料，研究航天器介质材料静电放电与环境之间的关系，对于更全面地理解航天器在空间真实辐照下介质材料静电放电特性是很重要的，同时，也为航天器的设计和制造提供重要的依据。 航天器的静电放电多发生在电缆绝缘层、印制电路板、电容器部件、综合电路包或悬浮导体上，由放电产生的瞬态脉冲耦合到航天器电子系统时，会引起逻辑开关异常，电子系统永久性失效或敏感元件性能下降，以致整个系统的破坏。除产生电子设备的电磁干扰和损坏外，静电放电也导致表面材料的损坏或物理性能衰退。由于放电产生了局部热量并在电弧放电区产生材料损伤，它不但损害航天器的完整性，而且还改变了表面材料的物理特性，从而最终破坏航天器的正常工作。 天然空间环境中的电子能谱具有广谱特点，这与在实验室进行的单能电子辐照模拟试验有差别，因此其得到的结果也不是完全一致的。外国学者研究发现，如果在25keV低能电子环境中加入200keV的高能电子束流，那么Kapton材料上将不会发生静电放电现象。因此，发生在真实空间环境中的静电放电具有很强的不确定性。随着航天器电子系统性能的提高，航天器对空间带电环境引起的介质材料静电放电问题也越来越敏感，航天器带电防护技术成为发展长寿命应用卫星所必须解决的关键技术之一。开展航天器带电防护技术研究的前提，需要在地面模拟航天器在真实空间带电环境下的介质材料发生静电放电的现象，监测介质材料表面电位和静电放电脉冲，来评价航天器介质材料的带电防护性能。因此，亟需开展介质材料在低能和高能的结合环境辐照下介质材料的静电放电脉冲的测试和表面电位的测量，这是介质材料充放电研究和分析中必不可少的一项重要内容。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供，模拟介质材料同时受到低能电子和高能电子的结合环境辐照下对介质材料静电放电的影响，测得介质材料的静电放电脉冲和表面电位。 为解决上述技术问题，本专利技术具体方法如下: —种航天器介质材料静电放电试验装置，它由真空室、电子加速器、电子枪、真空抽气系统、绝缘样品台、三维运动机构、示波器、采样电阻、非接触式电位计组成；电子加速器和电子枪所产生电子能量和束流密度均可调； 真空抽气系统与真空室连通，示波器、采样电阻以及非接触式电位计除探头的部分置于真空室外部；介质材料样品以介质在上、背金属电极在下的状态放置在真空室内部的绝缘样品台上，介质材料样品的背金属电极通过真空靶室外的50Ω采样电阻接地，在背金属电极和接地电阻之间接入示波器，非接触式电位计的探头安装在三维运动机构上，电子加速器和电子枪位于绝缘样品台上方。 一种使用权利要求1的介质材料静电放电试验装置的测试方法，包括下列步骤: 步骤1、将介质材料样品放置于真空室中的绝缘样品台上，关闭真空室； 步骤2、开启真空抽气系统给真空室抽真空； 步骤3、开启电子加速器模拟空间环境的高能电子； 步骤4、开启电子枪模拟空间环境的低能电子； 步骤5、利用三维运动机构将非接触式电位计的探头移动到介质材料样品的上方测量表面电位，利用示波器监测介质材料样品的静电放电脉冲。 本专利技术与现有技术相比的有益效果是: (I)采用电子加速器和电子枪能较好的模拟真实空间带电环境； (2)此介质材料电导率测量装置及方法可操作性强，该试验系统工作稳定，适用于测量在不同能量的低能电子和高能电子结合环境辐照下的介质材料静电放电脉冲和表面电位。 【专利附图】【附图说明】 图1是本专利技术的介质材料静电放电试验装置结构图。 图中:1-真空室、2-电子加速器、3-电子枪、4-真空抽气系统、5-样品台、6-介质材料样品、7-三维运动机构、8-示波器、9-采样电阻、10-非接触式电位计。 【具体实施方式】 本专利技术提供了一种介质材料静电放电试验装置及方法，其利用电子加速器和电子枪获得高能电子和低能电子的混合辐照环境，测试介质材料在低能和高能的结合环境辐照下介质材料的静电放电脉冲，同时测量介质材料的在低能和高能结合环境辐照下的表面电位。 如图1所示，为本专利技术的介质材料静电放电试验装置，它由真空室1、电子加速器 2、电子枪3、真空抽气系统4、样品台5、三维运动机构7、示波器8、采样电阻9、非接触式电位计10组成。 真空抽气系统4与真空室I连通，示波器8、采样电阻9以及非接触式电位计10除探头的部分置于真空室I外部；介质材料样品6以介质在上、背金属电极在下的状态放置在真空室I内部的绝缘样品台5上,介质材料样品6的背金属电极通过真空靶室I外的50 Ω采样电阻9接地，在背金属电极和接地电阻之间接入示波器8，非接触式电位计10的探头安装在三维运动机构7上，电子加速器2和电子枪3位于绝缘样品台5上方。 本专利技术测试方法的实施步骤如下: (I)将介质材料样品6放置于真空室I中的样品台5上，同时，按照附图要求连接试验线路，检查连接无误后关闭真空室； (2)开启真空抽气系统4给真空室I抽真空，使真空度优于5.0X 10 —4Pa; (3)开启电子加速器2模拟空间环境的高能电子； 电子加速器所提供高能电子的能量在0.8MeV?2.3MeV范围内可调，束流密度在O?ΙΟΟρΑ/cm2范围内可调。本次测试中，调节电子加速器产生的电子能量为IMeV，束流密度为 50pA/cm2 ； (4)开启电子枪3模拟空间环境的低能电子； 电子枪的能量在O-1OOkeV范围内可调，束流密度在Ο-lnA/cm2内可调。本次测试中，调节电子枪产生的电子能量为25keV，束流密度为0.5nA/cm2 ； (5)利用三维运动机构7将非接触式电位计10的探头移动到介质材料样品6的上方测量表面电位，利用示波器8监测介质材料样品的静电放电脉冲。其中，非接触式电位计10可以采用型号为Trek341A非接触式电位计。 综上所述，以上仅为本专利技术的较佳实施例而已，并非用于限定本专利技术的保护范围。凡在本专利技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本专利技术的保护范围之内。【权利要求】1.一种航天器介质材料静电放电试验装置，其特征在于:它由真空室(I)、电子加速器(2)、电子枪(3)、真空抽气系统⑷、绝缘样品台(5)、三维运动机构(7)、示波器⑶、采样电阻(9)、非接触式电位计(10)组成；电子加速器(2)和电子枪(3)所产生电子能量和束流密度均可调； 真空抽气系统(4)与真空室(I)连通，示波器(8)、采样电阻(9)以及非接触式电位计(10)除探头的部分置于真空室(I)外部；介质材料样品￠)以介质在上、背金属电极在下的状态本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种航天器介质材料静电放电试验装置，其特征在于：它由真空室(1)、电子加速器(2)、电子枪(3)、真空抽气系统(4)、绝缘样品台(5)、三维运动机构(7)、示波器(8)、采样电阻(9)、非接触式电位计(10)组成；电子加速器(2)和电子枪(3)所产生电子能量和束流密度均可调；真空抽气系统(4)与真空室(1)连通，示波器(8)、采样电阻(9)以及非接触式电位计(10)除探头的部分置于真空室(1)外部；介质材料样品(6)以介质在上、背金属电极在下的状态放置在真空室(1)内部的绝缘样品台(5)上，介质材料样品(6)的背金属电极通过真空靶室(1)外的50Ω采样电阻(9)接地，在背金属电极和接地电阻之间接入示波器(8)，非接触式电位计(10)的探头安装在三维运动机构(7)上，电子加速器(2)和电子枪(3)位于绝缘样品台(5)上方。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：王俊，杨生胜，秦晓刚，李得天，陈益峰，柳青，史亮，汤道坦，赵呈选，
申请(专利权)人：兰州空间技术物理研究所，
类型：发明
国别省市：甘肃;62
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