電子環(huán)境是亞暴模擬主要環(huán)境之一。根據(jù)磁層亞暴時(shí)實(shí)測(cè)的電子能譜及衛(wèi)星表面實(shí)測(cè)電位,此種模擬設(shè)備的電子能量多數(shù)為5keV~30keV范圍內(nèi),原因是此能量范圍內(nèi)的電子通量大,且不易穿透材料,電子易附于材料表面層。當(dāng)然,如果有條件也可以在更寬的能譜范圍內(nèi)進(jìn)行模擬,空間環(huán)境束流密度為10-9A/cm2,模擬時(shí)通常選0~10-8A/cm2,為了使束均勻性好,束直徑應(yīng)該比樣品z*大尺寸大30%左右。
太陽(yáng)光照環(huán)境也是亞暴重要環(huán)境,光入射到材料表面上后,有些材料的光電發(fā)射電流密度比亞暴環(huán)境束流密度( 10-9A/c㎡)大。例如:氧化鋁的光電發(fā)射電流密度為4.2×10-9A/c㎡;氧化銦3×10-9A/c㎡;膠體石墨1.8×10-9A/cm2。由于光電發(fā)射,衛(wèi)星在陽(yáng)光面,可能出現(xiàn)正電位,因此,環(huán)境條件除了電子環(huán)境以外,還要有太陽(yáng)光照環(huán)境,空間陽(yáng)光強(qiáng)度為一個(gè)太陽(yáng)常數(shù),地面模擬為了縮短模擬時(shí)間,通常選擇大于一個(gè)太陽(yáng)常數(shù)的光源。
同步軌道高度的真空度約10-12Pa以上。地面模擬是真空效應(yīng)模擬,不能選這樣高的真空度。真空環(huán)境改變了材料表面電導(dǎo)及趨膚效應(yīng)。研究真空環(huán)境下放電現(xiàn)象所需要的真空度為10-5Pa—10-7Pa,需要無(wú)油抽氣手段。國(guó)外這種類(lèi)型模擬設(shè)備的真空度大致都在這個(gè)范圍內(nèi)。如劉易斯中心的模擬設(shè)備直徑為1.8m,真空度為10-5Pa—10-6Pa; IPW實(shí)驗(yàn)室直徑2.5m的模擬設(shè)備,其真空度為10-5Pa;英國(guó)原子能科學(xué)中心0.5m設(shè)備,真空度為10-5Pa;歐洲宇宙工藝學(xué)中心直徑0.8m的設(shè)備,真空度為10-5Pa.其直徑2.5m模擬設(shè)備,真空度為10-2Pa—10-3Pa。
除此以外,衛(wèi)星在軌道運(yùn)行時(shí),有時(shí)向太陽(yáng),有時(shí)背太陽(yáng),向太陽(yáng)時(shí)表面可達(dá)100℃的高溫,背太陽(yáng)時(shí),表面可達(dá)100℃的低溫。溫度將改變材料表面電阻、體電阻及其它性能。因此,地面模擬需要建立這種溫度環(huán)境,國(guó)外亞暴環(huán)境模擬設(shè)備溫度都要控制,劉易斯中心設(shè)備溫度為-185℃~+120℃;英國(guó)原子能科學(xué)中心樣品溫度為- 178℃—+75℃;歐洲宇宙工藝學(xué)中心樣品溫度為- 20℃~+130℃。
在上述環(huán)境的作用下,影響衛(wèi)星表面電荷積累的因素有電子束能量及密度、入射離子密度,材料的二次發(fā)射、光電發(fā)射、離子引起的二次發(fā)射,表面電導(dǎo)及體電導(dǎo)等。為此在建造模擬設(shè)備時(shí),除考慮環(huán)境因素外,還要考慮這些因素。
亞暴模擬環(huán)境參數(shù)的確定
2014-06-17 06:22:00 閱讀()
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