[发明专利]一种材料发射率污染影响原位实时测试方法及装置

说明书

本发明涉及一种材料发射率污染影响原位实时测试方法及装置，使用激光器发出光束，分光后，一束进入真空罐内，真空罐内的扩散单元将污染物沉积在沉积片上；光束经过沉积片反射，在真空罐外接收反射光束后与分光的另一束光进行相位比较，得出沉积片薄膜厚度实时变化情况，结果与石英晶体微量天平在沉积片相同位置获取的数据进行验证校准，激光光路也能对沉积片沉积的污染物薄膜作光学特性测试。本发明解决大型高敏感空间光学装置需深低温工作条件，深低温光学装置表面吸附污染物的成分、质量、厚度、光学等效应数据原位实时获取问题，研制深低温环境地面模拟试验装置，实现污染物特性实时原位测量，同时本发明也可用于对真空罐本底洁净度的测试。

技术领域

本发明属于卫星空间环境工程技术领域，具体涉及一种材料发射率污染影响原位实时测试方法及装置。

背景技术

航天器上大量采用有机高分子材料，这些材料在轨道真空环境下会产生出气现象，释放出分子污染物。分子污染物凝结在敏感表面，造成污染影响，例如影响航天器热控表面的发射率和吸收率，使其偏离设计值较大，造成仪器工作温度异常，影响仪器正常工作。因此需要评估材料出气污染对热控材料吸收率和发射率的影响。高敏感空间光学装置通常工作在40K以下的深低温和高真空环境下，很多常温下的气态物质在深低温表面转化为固态，导致深低温表面吸附更多的分子污染物，吸附物的成分和形态更复杂，吸附机理与吸附阈值亟待研究，吸附物在深低温下对敏感表面光学性质的影响与常温及一般低温条件下不同，直接影响探测器的设计及核心部件的工作完成，因此极端条件下污染物控制水平日益成为此类光学探测任务完成与否的关键因素之一。目前尚无手段对其污染影响进行地面模拟原位实时测试。

上海卫星装备研究所公布了“用于检测航天器材料出气污染的异位装置及其操作方法”专利(CN103698245A)，利用石英晶体微量天平对材料出气污染进行定量检测。中国航天科技集团公司第五研究院第五一○研究所公开了“一种航天器光学表面的非金属材料出气污染的原位监测方法”，采用石英晶片原位监测航天器光学敏感表面污染量，利用分光光度计测量石英晶片的反射率。中国航天科技集团公司第五研究院第五一○研究所公开了“一种航天器敏感低温表面污染的监测方法”，采用石英晶体微量天平监测航天器低温敏感表面污染沉积量。上述发明中，仅有“一种航天器敏感低温表面污染的监测方法”为低温条件下污染监测，但其采用液氮制冷，无法达到40K的低温；同时无法监测污染造成的表面吸收率、发射率等变化。

本发明能够对各个温区的表面污染物沉积影响程度进行实时原位监测。

发明内容

本发明的目的是提供一种材料发射率污染影响原位实时测试方法及装置，解决大型高敏感空间光学装置需要40K以下深低温工作条件，深低温光学装置表面吸附污染物的成分、质量、厚度、光学等效应数据获取问题，研制深低温环境地面模拟试验装置，实现污染物特性实时原位测量；同时本发明也可以作为各类真空试验系统本底污染物分析测试的技术途径。

本发明采用了如下的技术方案：

本发明的一种材料发射率污染影响原位实时测试方法，有以下步骤：

使用激光器发出光束，分光后，一束经真空罐窗口进入真空罐内，真空罐内的扩散单元将污染物沉积在沉积片上形成薄膜；光束经过沉积片反射，在真空罐外接收反射光束后与分光的另一束光进行相位比较，得出沉积片薄膜厚度实时变化情况，该实时变化情况的结果与分体式石英晶体微量天平在沉积片相同位置获取的数据进行验证校准，同时激光光路也可以用于对沉积片沉积的污染物薄膜进行光学特性测试，测试其发射率随污染物厚度的实时变化；所述真空罐工作在优于1x10^-5Pa的环境中，测试沉积片的环境温度为深低温(例如40K或者更低)，模拟的是深低温高真空环境下的污染物沉积量与物理特性的实时原位测量。

其中，包括：能够使用激光器进行特定波长的污染物材料光学特性测试。