空間帶電粒子輻照對分子污染效應(yīng)影響的試驗方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種空間帶電粒子輻照對分子污染效應(yīng)影響的試驗方法，該方法包括：空間粒子輻照試驗方法、空間分子污染效應(yīng)試驗方法、空間粒子輻照效應(yīng)計算方法、空間分子污染效應(yīng)評價方法?？臻g帶電粒子輻照對空間分子污染效應(yīng)影響的試驗方法涉及的材料包括：衛(wèi)星用環(huán)氧粘結(jié)劑、衛(wèi)星用白色熱控涂層、J-1透明玻璃片。本發(fā)明的空間帶電粒子輻照對空間分子污染效應(yīng)影響的試驗方法，輻照粒子只沉積在污染膜層內(nèi)部，對承載污染膜的基底材料無影響，可以準(zhǔn)確判斷空間帶電粒子輻照對污染膜層所致的空間分污染效應(yīng)的影響。
【專利說明】空間帶電粒子輻照對分子污染效應(yīng)影響的試驗方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及空間環(huán)境模擬【技術(shù)領(lǐng)域】，具體地，涉及一種空間帶電粒子輻照對分子污染效應(yīng)影響的試驗方法。
【背景技術(shù)】
[0002]按照國際標(biāo)準(zhǔn)化組織IS015388《Space-contamination and cleanliness》中的定義，分子物質(zhì)沉積在航天器的敏感表面造成的效應(yīng)稱為污染。污染效應(yīng)發(fā)生在光學(xué)、熱控和太陽能電池帆板表面，可使航天器的光學(xué)、熱控和能源等分系統(tǒng)性能退化，嚴(yán)重時可導(dǎo)致失效，因此是一類重要的環(huán)境效應(yīng)。航天器污染效應(yīng)分為羽流污染和分子污染。羽流污染是航天器姿控發(fā)動機(jī)工作時的排放物對敏感表面造成的污染，它可以通過選擇清潔的燃料及合理設(shè)計發(fā)動機(jī)與敏感表面的相對位置來加以控制。分子污染是由航天器所使用的聚合物材料、聚合物復(fù)合材料及其他有機(jī)材料揮發(fā)的分子物質(zhì)在敏感表面沉積的結(jié)果，盡管航天器的選材非常嚴(yán)格，但由于聚合物類材料在航天器上的廣泛應(yīng)用，使得分子污染效應(yīng)無法完全消除，成為長壽命航天器的重要環(huán)境效應(yīng)之一。
[0003]分子污染效應(yīng)是一個非常復(fù)雜的物理過程，它包括有機(jī)分子的揮發(fā)、傳輸和在敏感表面沉積三個基本的過程。分子污染效應(yīng)不僅取決于航天器所使用聚合物材料的種類和數(shù)量，而且與航天器的尺寸及敏感表面的相對位置密切相關(guān)，同時受溫度和輻照等環(huán)境的影響。到目前為止，還沒有完善的試驗手段來直接預(yù)測一個具體型號在軌所能達(dá)到的污染程度，該項工作主要通過計算機(jī)仿真來進(jìn)行。分子污染效應(yīng)的計算機(jī)仿真軟件建立在一系列的物理模型基礎(chǔ)上，這些模型包括材料的析氣模型、分子傳輸模型和分子沉積模型等?，F(xiàn)有的一些模型能夠在一定精度上對污染效應(yīng)進(jìn)行預(yù)測，但仍有不完善的地方，比如對輻照環(huán)境的影響基本沒有考慮，這就導(dǎo)致了與在軌實際情況的差異。本發(fā)明則主要針對空間輻照環(huán)境對分子污染效應(yīng)影響，給出了具體的試驗方法。另外，仿真軟件的計算在一定程度上依賴于試驗數(shù)據(jù)，輸入的數(shù)據(jù)越準(zhǔn)確，得到的結(jié)果也越真實。因此，研究復(fù)雜空間帶電粒子輻射環(huán)境下聚合物材料的析氣特性及其在敏感表面的沉積效應(yīng)對建立更加精確的分子污染模型具有重要意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種空間帶電粒子輻照對分子污染效應(yīng)影響的試驗方法。
[0005]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種空間帶電粒子輻照對分子污染效應(yīng)影響的試驗方法，包括以下步驟:
[0006]第一步:利用空間污染效應(yīng)試驗方法，在J-1透明玻璃片表面沉積分子污染物，完成分子污染效應(yīng)試驗；
[0007]第二步:利用空間粒子輻照效應(yīng)計算方法，計算空間不同能量質(zhì)子和電子在污染物膜層內(nèi)的射程，并選定試驗粒子能量和數(shù)量；[0008]第三步:利用空間粒子輻照試驗方法，以第三步的計算結(jié)果為輸入條件，對表面沉積分子污染物的J-1透明玻璃片進(jìn)行空間粒子輻照試驗；
[0009]第四步:利用空間分子污染效應(yīng)評價方法，分析評價空間粒子輻照對分子污染效應(yīng)的影響。
[0010]優(yōu)選地，空間污染效應(yīng)試驗方法采用物理和化學(xué)方法測試分子污染物的成分和密度。
[0011]優(yōu)選地，空間粒子輻射效應(yīng)計算方法根據(jù)污染膜厚度成分，利用軟件計算空間質(zhì)子和電子在膜層中的射程，進(jìn)而確定射程小于污染膜厚度的粒子能量。
[0012]優(yōu)選地，空間粒子輻照試驗方法以空間質(zhì)子和電子輻照源為試驗設(shè)備，以的射程小于污染膜厚度的粒子能量為輸入條件，進(jìn)行空間粒子輻照試驗。
[0013]優(yōu)選地，空間分子污染效應(yīng)評價方法，是利用分光光度計評價J-1玻璃在污染物沉積前后、污染物輻照前后的透過率，以評價空間粒子輻照對空間分子污染效應(yīng)的影響。
[0014]優(yōu)選地，分子污染物由衛(wèi)星用環(huán)氧粘結(jié)劑樣品揮發(fā)得到。
[0015]優(yōu)選地，分子污染物由衛(wèi)星用白色熱控涂層樣品揮發(fā)得到。
[0016]本發(fā)明的空間帶電粒子輻照對分子污染效應(yīng)影響的試驗方法，包括空間粒子輻照試驗方法、空間分子污染效應(yīng)試驗方法、空間粒子輻照效應(yīng)計算方法、空間分子污染效應(yīng)評價方法。空間帶電粒子輻照對空間分子污染效應(yīng)影響的試驗方法涉及的材料包括:衛(wèi)星用環(huán)氧粘結(jié)劑、衛(wèi)星用白色熱控涂層、J-1透明玻璃片。本發(fā)明的空間帶電粒子輻照對空間分子污染效應(yīng)影響的試驗方法，輻照粒子只沉積在污染膜層內(nèi)部，對承載污染膜的基底材料無影響，可以準(zhǔn)確判斷空間帶電粒子輻照對污染膜層所致的空間分污染效應(yīng)的影響。
[0017]本發(fā)明的空間帶電粒子輻照對空間分子污染效應(yīng)影響的試驗方法，將空間粒子輻射效應(yīng)與空間分析污染效應(yīng)有機(jī)的結(jié)合，用于考察空間帶電粒子輻射對空間分子污染效應(yīng)的影響；通過物理和化學(xué)方法分析污染物膜層的成分和密度，用于考察不同污染物狀態(tài)的分子污染效應(yīng)。通過空間粒子輻射效應(yīng)計算方法，計算空間質(zhì)子和電子在污染物膜層中的射程，用于確定空間帶電粒子輻照試驗的粒子能量等參數(shù)。輻照粒子只沉積在污染膜層內(nèi)部，對承載污染膜的基底材料無影響，可以準(zhǔn)確判斷空間帶電粒子輻照對污染膜層所致的空間分污染效應(yīng)的影響。另外，空間污染效應(yīng)試驗方法以J-1玻璃片代替金屬接收板，以分子污染前后J-1玻璃片的光學(xué)性能變化來考核分析污染效應(yīng)。因此，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有操作簡單、不影響基底材料、試驗精度高的有益效果。
【具體實施方式】
[0018]下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。以下實施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù)人員進(jìn)一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)指出的是，對本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)。這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0019]一種空間帶電粒子輻照對分子污染效應(yīng)影響的試驗方法，包括以下步驟:
[0020]第一步:利用空間污染效應(yīng)試驗方法，在J-1透明玻璃片表面沉積分子污染物，完成分子污染效應(yīng)試驗。
[0021]第二步:利用空間粒子輻照效應(yīng)計算方法，計算空間不同能量質(zhì)子和電子在污染物膜層內(nèi)的射程，并選定試驗粒子能量和數(shù)量。
[0022]第三步:利用空間粒子輻照試驗方法，以第三步的計算結(jié)果為輸入條件，對表面沉積分子污染物的J-1透明玻璃片進(jìn)行空間粒子輻照試驗。
[0023]第四步:利用空間分子污染效應(yīng)評價方法，分析評價空間粒子輻照對分子污染效應(yīng)的影響。
[0024]進(jìn)一步地，該空間污染效應(yīng)試驗方法采用物理和化學(xué)方法測試分子污染物的成分和密度。
[0025]進(jìn)一步地，該空間粒子輻射效應(yīng)計算方法根據(jù)污染膜厚度成分，利用軟件計算空間質(zhì)子和電子在膜層中的射程，進(jìn)而確定射程小于污染膜厚度的粒子能量。
[0026]進(jìn)一步地，該空間粒子輻照試驗方法以空間質(zhì)子和電子輻照源為試驗設(shè)備，以所述的射程小于污染膜厚度的粒子能量為輸入條件，進(jìn)行空間粒子輻照試驗。
[0027]進(jìn)一步地，該空間分子污染效應(yīng)評價方法，是利用分光光度計評價J-1玻璃在污染物沉積前后、污染物輻照前后的透過率，以評價空間粒子輻照對空間分子污染效應(yīng)的影響。
[0028]更為具體地，分子污染物由衛(wèi)星用環(huán)氧粘結(jié)劑樣品揮發(fā)得到或由衛(wèi)星用白色熱控涂層樣品揮發(fā)得到。
[0029]以下列舉具體實施例對本發(fā)明的空間帶電粒子輻照對分子污染效應(yīng)影響的試驗方法進(jìn)行詳細(xì)說明:
[0030]實施例一
[0031]一種空間帶電粒子輻照對分子污染效應(yīng)影響的試驗方法，包括以下步驟:
[0032]第一步:空間污染效應(yīng)試驗
[0033]在密閉真空容器內(nèi)，真空度維持在lX10_4Pa ;將衛(wèi)星環(huán)氧樹脂粘結(jié)劑樣品放置在加熱單元內(nèi)，加熱溫度125°C，加熱時間24h ;將J-1玻璃片壓緊放置于冷卻單元表面，冷卻溫度25°C，冷卻時間24h ;試驗結(jié)束后，衛(wèi)星環(huán)氧樹脂粘結(jié)劑樣品揮發(fā)的小分子物質(zhì)沉積在J-1玻璃片表面，形成污染物膜層。
[0034]采用物理或化學(xué)的方法，分析污染物膜層的化學(xué)成分和污染物膜層厚度。
[0035]第二步:空間粒子輻照效應(yīng)計算
[0036]利用空間粒子(質(zhì)子和電子)輻射效應(yīng)計算軟件，計算空間不同能量質(zhì)子和電子在已知成分和密度的污染物膜層內(nèi)的射程。選定試驗粒子能量，保證輻照粒子能量只沉積在污染物膜層內(nèi)，不會對作為接收污染物基底的J-1玻璃片造成損傷影響。
[0037]第三步:空間粒子輻照試驗方法
[0038]以第三步的計算結(jié)果為輸入條件，進(jìn)行空間粒子輻照試驗。試驗時，依據(jù)衛(wèi)星面臨的軌道環(huán)境確定輻照粒子的數(shù)量和束流密度。輻照時，粒子運(yùn)動方向與J-1帶污染物膜層面保持垂直。
[0039]第四步:空間分子污染效應(yīng)評價
[0040]利用光光度計測試J-1玻璃片的透過率光譜，測試樣品包括:原始的J-1玻璃片、沉積污染膜層的J-1玻璃片、污染膜經(jīng)空間粒子輻照后的J-1玻璃片。通過比較J-1玻璃片透過率的變化，分析評價空間粒子輻照對分子污染效應(yīng)的影響。
[0041]以上對本發(fā)明的具體實施例進(jìn)行了描述。需要理解的是，本發(fā)明并不局限于上述特定實施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在權(quán)利要求的范圍內(nèi)做出各種變形或修改，這并不影響本發(fā)明的實質(zhì)內(nèi)容。
【權(quán)利要求】
1.一種空間帶電粒子輻照對分子污染效應(yīng)影響的試驗方法，其特征在于，包括以下步驟: 第一步:利用空間污染效應(yīng)試驗方法，在J-1透明玻璃片表面沉積分子污染物，完成分子污染效應(yīng)試驗； 第二步:利用空間粒子輻照效應(yīng)計算方法，計算空間不同能量質(zhì)子和電子在污染物膜層內(nèi)的射程，并選定試驗粒子能量和數(shù)量； 第三步:利用空間粒子輻照試驗方法，以第三步的計算結(jié)果為輸入條件，對表面沉積分子污染物的J-1透明玻璃片進(jìn)行空間粒子輻照試驗； 第四步:利用空間分子污染效應(yīng)評價方法，分析評價空間粒子輻照對分子污染效應(yīng)的影響。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空間帶電粒子輻照對分子污染效應(yīng)影響的試驗方法，其特征在于，所述空間污染效應(yīng)試驗方法采用物理和化學(xué)方法測試分子污染物的成分和密度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空間帶電粒子輻照對分子污染效應(yīng)影響的試驗方法，其特征在于，所述空間粒子輻射效應(yīng)計算方法根據(jù)污染膜厚度成分，利用軟件計算空間質(zhì)子和電子在膜層中的射程，進(jìn)而確定射程小于污染膜厚度的粒子能量。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的空間帶電粒子輻照對分子污染效應(yīng)影響的試驗方法，其特征在于，所述空間粒子輻照試驗方法以空間質(zhì)子和電子輻照源為試驗設(shè)備，以所述的射程小于污染膜厚度的粒子能量為輸入條件，進(jìn)行空間粒子輻照試驗。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種空間帶電粒子輻照對分子污染效應(yīng)影響的試驗方法，其特征在于，所述空間分子污染效應(yīng)評價方法，是利用分光光度計評價J-1玻璃在污染物沉積前后、污染物輻照前后的透過率，以評價空間粒子輻照對空間分子污染效應(yīng)的影響。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種空間帶電粒子輻照對分子污染效應(yīng)影響的試驗方法，其特征在于，所述分子污染物由衛(wèi)星用環(huán)氧粘結(jié)劑樣品揮發(fā)得到。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種空間帶電粒子輻照對分子污染效應(yīng)影響的試驗方法，其特征在于，所述分子污染物由衛(wèi)星用白色熱控涂層樣品揮發(fā)得到。
【文檔編號】G01N15/04GK103674792SQ201310643658
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年12月3日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月3日
【發(fā)明者】劉剛, 楊碧琦, 周博, 王惠芬, 韓海波, 潘陽陽, 張麗新 申請人:上海衛(wèi)星裝備研究所