[发明专利]一种基于电子诱发的充放电模拟器

说明书

本发明提供一种基于电子诱发的充放电模拟器，所述的模拟器包括：电子源（1）、屏蔽体（2），放电样品（6）和真空泵（11），所述电子源（1）发射的电子束（3）通过屏蔽体（2）形成的真空腔（4）注入到放电样品（6）上，放电样品（6）一面有背电极（7），放电传导电缆（9）穿过屏蔽体（2）与背电极（7）连接，放电传导电缆（9）由绝缘层（10）包裹，放电样品（6）固定在样品台（5）上，样品台（5）在控制导轨（8）上可以滑动，控制导轨（8）一端固定在屏蔽体（2）内部，屏蔽体（2）外部还有真空泵（11）和接地线（12）；本发明利用电子源发射的不同能量和通量的电子，注入到放电样品上，当样品内部电场超过放电阈值时发生放电现象，再将放电脉冲传导到被测器件或系统。

技术领域

本发明属电磁兼容测试领域，主要用于航天器充放电测试，也可用于一般电子产品的常规静电干扰试验。

背景技术

航天器充放电效应包括表面充放电和深层充放电现象，表面充放电效应是指在低能带电粒子辐射环境下航天器表面介质的带电与弧光放电现象，由于电子的速率比离子快，航天器处于热等离子体环境中可以充电至负电位，最高达到-10kV左右，航天器上所带负电位可以吸引离子，进而加快航天器表面的老化，当航天器处于太阳光直射时，向阳面由于光电效应带上正电位，背阳面则保持较高负电位，这样会形成航天器上不等势带电，由此导致的放电现象可以直接干扰航天器控制系统或烧毁器件。

深层充放电效应是指，空间辐射环境中，高能带电粒子容易在航天器外围的介质材料内部或者穿过航天器屏蔽层在其内部的介质材料上沉积，当这些介质材料表面与周围其他部件电位差或者沉积电荷产生的电场超过一定阈值时会发生放电现象，研究深层放电的一般方法是用高能电子对样品进行轰击，使其放电，高能电子可用电子枪或者放射源实现。

我国中高轨道应用卫星发展迅速，空间充放电的威胁日益突出，空间中由带电子粒子充放电引起ESD（Electron-induced electrostatic discharge）现象，是已观测到导致在轨航天器异常的重要因素，空间ESD脉冲容易耦合入航天器电路或敏感器件中，进而导致信号干扰或翻转，其耦合方式包括传导耦合和辐射耦合，因此需要对航天器件进行抗空间带电诱发ESD干扰评估，电子诱发的充放电模拟器是产生这类ESD的核心部件。

地面ESD研究已经比较成熟，比如人体放电，器件放电，这些放电的特性及测试实验都比较完善，国内外很多厂家都能生产相应的静电模拟器，它们基本原理是在阻容套件上产生高压，然后触发放电，地面静电干扰试验用的ESD发生器都是针对特定类型情况研制的，其发生方式和作用方法，以及ESD脉冲波形参数都不符合空间中由带电子粒子充放电引起ESD。

空间带电诱发ESD放电脉冲波形具有上升时间短、电流强度大、和脉冲持续时间长等特点，而一般地面静电干扰试验用的ESD发生器不能满足需求。

发明内容

本发明的目的是设计一种基于电子诱发的充放电模拟器，利用带电子在聚合物样品中沉积，当达到击穿阈值，样品发生放电，用这种最接近航天器充放电真实情况的方法来产生ESD，模拟空间中由带电子粒子充放电引起ESD，为航天器及其产品测试提供具有上升时间短、电流强度大、和脉冲持续时间长等特点的放电脉冲。同时本发明样品和电子源均可调可选，也可以用于一般电子产品的充放电测试。

为实现上述目的，本发明提供一种基于电子诱发的充放电模拟器，所述模拟器主要由电子源、真空腔、样品控制模块和ESD输出模块四部分组成，电子源提供一定能量、通量的电子，模拟空间轨道电子环境，真空腔提供充电所需真空环境，样品控制模块控制样品大小和位置，ESD输出模块将ESD导出，与被测器件连接。