[发明专利]一种测试评价材料深层充放电效应的表征方法

说明书

本申请涉及空间应用技术领域，具体而言，涉及一种测试评价材料深层充放电效应的表征方法，将卫星内部介质材料的表面电位与放电信号同时测量，通过不同位置的表面电位，找到电位高的区域，同时测量卫星内部结构深层放电，通过比较放电前后卫星内部结构不同位置的表面电位，获得深层放电的区域，能够快速的确定卫星内部结构易放电的区域，便于监测重点放电风险区域，使卫星内部复杂结构深层充放电评价试验能够顺利进行，达到评价试验的效果。

技术领域

本申请涉及空间应用技术领域，具体而言，涉及一种测试评价材料深层充放电效应的表征方法。

背景技术

卫星深层充放电一般是由空间中能量在0.1～10MeV的高能电子射入材料内引起的。高能电子能够穿透卫星结构(卫星表面材料、电缆护层等)并沉积电荷于电缆绝缘层、印制电路板、电容器部件、综合电路包或悬浮导体上。如果介质内入射电子的沉积速率超过其泄放速率时，介质内电荷密度将逐渐增大，电场强度也随之增强，当内建电场强度超过介质材料的击穿强度时将发生材料深层放电(也称为电子诱导电磁脉冲ECEMP)。由内放电产生的瞬态脉冲耦合到航天器电子系统时，会引起逻辑开关异常，电子系统永久性失效或敏感元件性能下降，导致整个系统的破坏。除产生电子设备的电磁干扰和损坏外，静电放电也导致表面材料的损坏或物理性能衰退。随着卫星电子系统性能的提高和大量新材料的使用，卫星对空间高能电子环境引起的介质材料深层充放电效应问题也越来越敏感，卫星深层充放电防护技术成为发展长寿命应用卫星所必须解决的关键技术之一。

由于卫星内部结构多样，对于卫星内部结构深层充放电的评价试验，之前仅采用放电信号的测量，对于复杂结构深层充放电的评价试验，无法通过试验获得结构中的放电位置，因此无法确定放电风险区域，达不到评价试验的效果。

发明内容

本申请提供了一种测试评价材料深层充放电效应的表征方法，针对卫星内部结构中使用的各类介质材料，采用表面电位与放电信号同时测量的试验方法，可在高能电子辐照过程中实时测量卫星内部结构中的放电信号及可能的放电区域。

为了实现上述目的，本申请提供了一种测试评价材料深层充放电效应的表征方法，包括如下步骤：步骤1：测试开始前，将材料样品放置在真空室内部，并且处于正对模拟源系统的位置，使模拟源系统发射的电子束射入材料样品的内部；步骤2：在材料样品的前方设置非接触式表面电位计探头，并将非接触式表面电位计探头与非接触式表面电位计连接，使非接触式表面电位计探头对材料样品的表面电位进行监测；步骤3：将材料样品的金属结构与放电信号监测系统进行连接；步骤4：测试开始时，通过抽真空系统对真空室进行抽真空；步骤5：开启模拟源系统，调节模拟源系统，使其发射的高能电子束射入材料样品的内部；步骤6：确定材料样品需要测量表面电位的区域，移动非接触式表面电位计探头至材料样品表面不同待测区域，测量其表面电位，同时通过放电信号监测系统监测放电信号；步骤7：记录材料样品表面不同待测区域的电位，根据监测到的放电信号，比较材料样品表面不同待测区的电位在放电前后的变化，变化率最大的区域即为放电区域；步骤8：测试结束后，依次关闭非接触式表面电位计探头、放电信号监测系统、模拟源系统以及抽真空系统。

进一步的，在步骤3中，放电信号监测系统包括示波器以及接地电阻，示波器和接地电阻均与材料样品连接；

进一步的，示波器的带宽＞100MHz，接地电阻的阻值为130-170Ω。

进一步的，在步骤4中，抽真空系统抽真空后，真空室内的真空值为6×10^-5Pa。

进一步的，在步骤6中，材料样品需要测量表面电位的区域包括结构面积大的区域、悬浮导体区域、接地区域以及与导通导体连接的区域。

本发明提供的一种测试评价材料深层充放电效应的表征方法，具有以下有益效果：