[发明专利]一种基于电磁脉冲激励的空间装备静电放电方法及装置

说明书

本公开揭示了一种基于电磁脉冲激励的空间装备静电放电装置，包括：真空室、抽气模块、充电模块、电位监测模块、传送模块、石英介质腔和电磁激励模块。本公开还揭示了一种基于电磁脉冲激励的空间装备静电放电方法。本公开通过石英介质腔体结合真空室，可以有效实现电磁波诱发充电后样品的静电放电，从而研究诱发放电所需的电磁波参数。

技术领域

本公开属于静电放电技术领域，具体涉及一种基于电磁脉冲激励的空间装备静电放电方法及装置。

背景技术

空间装备充电效应引发静电放电是航天器任务失败的主要原因之一。尽管有着较为充分的防护设计，但由于地磁亚暴、空间等离子体等电磁环境因素引发的航天器放电造成的异常仍频有发生，其中具体的放电原因和放电部位难以明确。航天器充放电效应是产生静电放电的基础和必要条件，直接制约着静电放电的研究进展。

航天器充电是指航天器或相关部件从环境积累电荷的过程，取决于空间环境特性：包括航天器光照位置或日蚀位置、太阳活动情况、地磁活动情况和太阳电子通量密度等。航天器充电可通过绝对充电或不等量充电来表征，其中，绝对充电是指航天器整体相对外界环境积累了净电荷，从而产生了电势差；不等量充电是指航天器的不同部分存在电势差。充电的结果一方面是航天器出气效应产生的分子可能被电离，然后被吸附到带负电的表面上，导致表面污染；另一方面是当航天器表面之间的电势差大于击穿电压阈值时，就会发生放电。放电现象会产生宽波束电磁场，宽波束电磁场与航天器电子装置相耦合可能会造成电子装置的操作异常或损坏。放电还可能对航天器材料造成物理伤害，改变它们的热性能和电性能。

当前空间装备的设计通常仅考虑自然环境下可能达到的最高电压，如果空间装备受到电磁脉冲辐照影响时，容易激励其发生静电放电，并导致放电阈值大幅下降。随着空间环境的日益复杂，空间装备的安全问题已成为重要研究热点，静电放电已成为制约空间装备高可靠性、长寿命的典型问题之一。

发明内容

针对上述问题，本公开的目的在于提供一种基于电磁脉冲激励的空间装备静电放电方法，通过给航天器结构部件、介质样品表面充电至一定电位，然后通过电磁激励对样品进行辐照，从而研究诱发样品放电所需的电磁波参数，为实际工程应用提供依据。

为实现上述目的，本公开提供以下技术方案：

一种基于电磁脉冲激励的空间装备静电放电装置，包括：真空室、抽气模块、充电模块、电位监测模块、传送模块、石英介质腔和电磁激励模块；其中，

所述抽气模块用于抽取真空室内的气体；

所述充电模块用于通过电子或等离子对待测样品表面进行充电；

所述电位监测模块用于测量充电后的待测样品的表面电位；

所述传送模块用于将充电后的待测样品由真空室传送至石英介质腔内；

所述电磁激励模块用于激发电磁波对石英介质腔内的待测样品进行电磁激励。

优选的，所述抽气模块包括机械泵、分子泵和离子泵，所述机械泵、分子泵和离子泵通过管线以及阀门与真空室相连。

优选的，所述充电模块包括脉冲信号发生器和超高能电子枪，其中，所述脉冲信号发生器位于真空室外，所述超高能电子枪位于真空室内且与所述脉冲信号发生器的输出端相连。

优选的，所述电位监测模块包括静电电位计和非接触式电容静电探头，所述非接触式电容静电探头位于真空室内且与所述静电电位计的输出端相连。

优选的，所述传送模块包括第一导杆和第二导杆，所述第一导杆用于将待测样品送入真空室内，所述第二导杆用于将充电后的待测样品送入石英介质腔内。

优选的，所述电磁激励模块包括电磁激励器，所述电磁激励器位于石英介质腔外部，用于发射重频可调、功率较大且可调的电磁波对充电后的待测样品进行电磁激励。