[发明专利]一种基于紫外LED的航天器表面充电防护方法

摘要

本发明涉及一种基于紫外LED的表面充电防护方法，属于微电子技术领域、空间辐射技术领域。计算航天器表面材料的光电流与入射光频率和功率的关系；首先获取航天器表面材料的光电子发射系数，建立光电流与入射光光谱辐照度的关系；(2)根据步骤(1)得到的光电流与入射光光谱辐照度的关系，选择一种合适的入射光频率；计算航天器表面材料在轨充电电流密度I；计算足以抵消充电电流所需的入射光功率，令J＝I，得到p(λ)。

主权项

一种基于紫外LED的航天器表面充电防护方法，其特征在于步骤为：(1)计算航天器表面材料的光电流与入射光光谱辐照度的关系，首先获取航天器表面材料的光电子发射系数，建立光电流与入射光光谱辐照度关系：Jph=ehc∫0.010.24p(λ)f(λ)λdλ]]>其中Jph为光电流，单位为A/m2，f(λ)为光电子产额，量纲为电子数/光子；p(λ)为波长为λ的太阳光谱辐照度平均值，单位为W·m‑2·μm‑1；e为元电荷的电量，等于1.6×10‑19库；h为普朗克常量，6.626×10‑34J·s；c为光速，3×108m/s；(2)根据步骤(1)得到的光电流与入射光光谱辐照度的关系，选择一种合适的入射光频率，此时，光电流J与入射光光谱辐照度的关系为ep(λ)hc/λf(λ)=J]]>(3)计算航天器表面材料在轨充电电流密度I：I＝IE(V)‑[II(V)+ISE(V)+ISI(V)+IBSE(V)]其中IE为注入电子流,IE(V)表明注入电子流为与航天器表面电位V有关的函数；II为注入离子流,II(V)表明注入离子流为与航天器表面电位有关的函数；ISE为来自电子的二次电子流,ISE(V)表明来自电子的二次电子流为与航天器表面电位有关的函数；ISI为来自注入离子流的二次电子流，ISI(V)表明来自离子的二次电子流为与航天器表面电位有关的函数；IBSE为来自注入电子流的背散射电子流,IBSE(V)表明来自注入电子流的背散射电子流为与航天器表面电位有关的函数；地球空间的等离子体可用单麦克斯韦－波尔兹曼分布来描述；麦克斯韦－波尔兹曼分布Fi按下述公式计算；Fi(v)=ni(mi2πkTi)3/2exp(-miv22kTi)]]>式中：Fi(v)——第i种粒子的分布函数；ni——第i种粒子的数密度，m‑3；mi——第i种粒子的质量，kg；k——波尔兹曼常数，1.38×10‑23J·K‑1；Ti——第i种粒子的温度，K；v——速度，m/s；根据麦克斯韦方程，应该有：IE=IEOexp(qVkTE),I1=IIO[1-qVkTI]]]>其中：IEO=qNE2·(2kTEπmE)1/2,IIO=qNI2·(2kTIπmI)1/2]]>ISE＝KsEIE，KsE为电子的二次电子发射系数；ISI＝KsIII，KsI为离子的二次电子发射系数；IBSE＝KBSEIE，KBSE为背散射电子系数；(4)根据(1)、(2)和(3)的结果，计算抵消充电电流所需的入射光功率，令J＝I，得到p(λ)；(5)设计LED阵列及光纤耦合系统。