一種導(dǎo)線地面輻射試驗(yàn)裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種導(dǎo)線地面輻射試驗(yàn)裝置。使用本發(fā)明能夠使得受輻照樣品在輻照時(shí)連續(xù)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)保證樣品受輻照劑量均勻沉積。本發(fā)明的導(dǎo)線地面輻射試驗(yàn)裝置包括輻照源、電動(dòng)機(jī)、電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸、夾具、垂直固定支架、垂直移動(dòng)支架和水平底座，其中，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸均速旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速不超過20轉(zhuǎn)/分，且輻照時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)大于10；輻射源能量為橫坐標(biāo)為(R2-R1)時(shí)、縱坐標(biāo)在(R1/R2)±15％范圍內(nèi)的劑量沉積曲線對(duì)應(yīng)的能量即為輻射源能量。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，能使得高能電子在導(dǎo)線等圓柱形材料中均勻沉積。
【專利說明】一種導(dǎo)線地面輻射試驗(yàn)裝置及方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及輻射效應(yīng)【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種導(dǎo)線地面輻射試驗(yàn)裝置及方法。

【背景技術(shù)】
[0002]在航天器設(shè)計(jì)中選擇材料時(shí)必須考慮輻射對(duì)材料性能效應(yīng)的影響，以保證其在空間輻射環(huán)境中完成預(yù)定的功能，因此材料在空間應(yīng)用之前必須進(jìn)行地面輻照試驗(yàn)，地面輻照試驗(yàn)采用的模擬源通常為Y射線源和高能電子。
[0003]聞能電子具有很聞的劑量率，可以縮短試驗(yàn)周期，提聞試驗(yàn)效率，但由于聞能電子的穿透能力有限，限制了高能電子作為輻照模擬源的使用。
[0004]目前使用高能電子作為模擬源時(shí)，為了提高高能電子在材料中的沉積深度，采用對(duì)樣品進(jìn)行翻面的方法，此種方法對(duì)于平板材料，使用相同能量的電子，可以有效提高可輻照材料的厚度，然而對(duì)與空間輻射效應(yīng)評(píng)價(jià)中常用的導(dǎo)線等圓柱形材料，則會(huì)使在材料中的劑量沉積均勻性變差。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]有鑒于此，本發(fā)明提供了一種導(dǎo)線地面輻射試驗(yàn)裝置，能夠使得受輻照樣品在輻照時(shí)連續(xù)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)保證樣品受輻照劑量均勻沉積。
[0006]本發(fā)明的導(dǎo)線地面輻射試驗(yàn)裝置，包括輻照源、電動(dòng)機(jī)、電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸、夾具、垂直固定支架、垂直移動(dòng)支架和水平底座，其中，垂直固定支架固定安裝在水平底座上；電動(dòng)機(jī)固定安裝在垂直固定支架上，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸穿過垂直固定支架；夾具固定安裝在電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上；垂直移動(dòng)支架安裝在水平底座上，與垂直固定支架相對(duì)，可沿水平底座移動(dòng)；垂直移動(dòng)支架在電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸的相對(duì)位置設(shè)有開孔；其中，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸均速旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速不超過20轉(zhuǎn)/分，且輻照時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)大于10;
[0007]輻射源能量的確定方式為:從導(dǎo)線的絕緣層材料的劑量沉積曲線組中找到橫坐標(biāo)為(R2-R1)時(shí)、縱坐標(biāo)在OVR2) ±15%范圍內(nèi)的劑量沉積曲線，劑量沉積曲線對(duì)應(yīng)的能量即為輻射源能量，其中，R2為導(dǎo)線絕緣層的半徑，R1為導(dǎo)線銅芯的半徑。
[0008]其中，所述夾具、垂直固定支架、垂直移動(dòng)支架和水平底座采用硬鋁材料制成。
[0009]一種采用上述導(dǎo)線地面輻射試驗(yàn)裝置進(jìn)行導(dǎo)線地面輻射試驗(yàn)方法，包括如下步驟:
[0010]步驟1，將導(dǎo)線放置在導(dǎo)線地面輻射試驗(yàn)裝置上，導(dǎo)線一端由夾具固定，另一端放置在垂直移動(dòng)支架的孔內(nèi)，根據(jù)導(dǎo)線長度設(shè)置垂直移動(dòng)支架與垂直固定支架之間的距離；
[0011]步驟2，將導(dǎo)線地面輻射試驗(yàn)裝置放置在輻照源下方，調(diào)整電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，使得電動(dòng)機(jī)勻速旋轉(zhuǎn)，并且在規(guī)定的輻照時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)超過10，且電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速不超過20轉(zhuǎn)/分；
[0012]步驟3，根據(jù)不同能量高能電子在導(dǎo)線絕緣層材料中的劑量沉積曲線，選擇橫坐標(biāo)為(R2-R1)時(shí)、縱坐標(biāo)在OVR2) ±15%范圍內(nèi)的劑量沉積曲線，劑量沉積曲線對(duì)應(yīng)的能量即為輻射源能量，輻照劑量率為要求劑量率，對(duì)導(dǎo)線進(jìn)行輻照試驗(yàn)，輻照規(guī)定的輻照時(shí)間。
[0013]有益效果:
[0014]本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，能使得高能電子在導(dǎo)線等圓柱形材料中均勻沉積。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1為本發(fā)明裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖2為導(dǎo)線規(guī)格示意圖。
[0017]圖3為典型高能電子(IMev)在材料(聚四氟乙烯)中的劑量沉積曲線。
[0018]圖4為導(dǎo)線輻照時(shí)示意圖。
[0019]其中，1-電動(dòng)機(jī)(附減速裝置)，2-電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸，3-夾具，4-垂直固定支架，5-垂直移動(dòng)支架，6-水平底座，7-導(dǎo)線。

【具體實(shí)施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖并舉實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0021]本發(fā)明提供了一種導(dǎo)線地面輻射試驗(yàn)裝置，如圖1所示，包括電動(dòng)機(jī)1、電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸2、夾具3、垂直固定支架4、垂直移動(dòng)支架5和水平底座6，其中，垂直固定支架4固定安裝在水平底座6上；電動(dòng)機(jī)I固定安裝在垂直固定支架4上，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸2穿過垂直固定支架4 ;夾具3固定安裝在電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸2上，用于夾住導(dǎo)線7 ;垂直移動(dòng)支架5安裝在水平底座6上，與垂直固定支架4相對(duì)，垂直移動(dòng)支架5在電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸2的相對(duì)位置設(shè)有開孔，用于支撐導(dǎo)線7，垂直移動(dòng)支架5可沿水平底座移動(dòng)，根據(jù)導(dǎo)線7的長度設(shè)置垂直固定支架4與垂直移動(dòng)支架5之間的距離。
[0022]本發(fā)明采用這種運(yùn)動(dòng)裝置使樣品材料在輻照時(shí)進(jìn)行勻速旋轉(zhuǎn)，使輻照劑量在材料中均勻沉積，適合導(dǎo)線等圓柱形材料的高能電子輻照試驗(yàn)。
[0023]其中，由于鋁在輻照時(shí)，對(duì)輻照?qǐng)鲇绊戄^小，因此，夾具3、垂直固定支架4、垂直移動(dòng)支架5和水平底座6采用硬鋁材料制成。
[0024]考慮到電動(dòng)機(jī)I旋轉(zhuǎn)時(shí)不能完全控制電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸2旋轉(zhuǎn)整圈，導(dǎo)致出現(xiàn)輻照不均勻的情況，分析可知，輻照時(shí)間內(nèi)，當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)大于10時(shí)，可以保證不均勻性小于5%，因此，在輻照試驗(yàn)時(shí)，控制輻照時(shí)間內(nèi)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)大于10。同時(shí)，如果電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速過快，導(dǎo)線7在垂直移動(dòng)支架5處可能會(huì)被磨損，因此，一般控制電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速不超過20轉(zhuǎn)/分。為此，在電動(dòng)機(jī)上附加減速裝置以實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速控制。
[0025]導(dǎo)線勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，電子束能量的大小也對(duì)沉積的均勻性有影響，能量太小，則在轉(zhuǎn)動(dòng)期間內(nèi)不能實(shí)現(xiàn)均勻沉積；能量太大，則沉積深度穿過受輻照的半邊但又未能完全穿透整個(gè)材料，影響另一半的沉積均勻性；如果能量足夠大，沉積深度大于材料的直徑，則不需要本發(fā)明裝置就可以實(shí)現(xiàn)輻照試驗(yàn)。
[0026]對(duì)于導(dǎo)線等這種圓柱體，如圖2所示，包括絕緣層和銅芯，其中，絕緣層的半徑為R2，銅芯的半徑為R1，考慮到電子束輻照在圓柱體內(nèi)層時(shí)，雖然能量減小了，但同時(shí)其輻照面積也減小了，因此，可以采用同一輻照密度(輻照能量/輻照面積)的方式實(shí)現(xiàn)圓柱體內(nèi)外的輻照均勻性，即:
a — ο,
[0027]蘇=^
[0028]其中，2 π R2是半徑為R2的圓周長，即將半徑為R2的圓柱拉伸成平面時(shí)的表面積；2 π R1是半徑為R1的圓周長，即將半徑為R1的圓柱拉伸成平面時(shí)的表面積；D2是特定能量的電子沉積在表面的能量辦是對(duì)應(yīng)的沉積在(R2-R1)處的能量。
[0029]由于電子束劑量沉積曲線與輻照材料、電子束能量有關(guān)，因此，確定輻照材料后，采用不同能量的電子束對(duì)導(dǎo)線絕緣層材料進(jìn)行輻照，獲得劑量沉積曲線組；在劑量沉積曲線組中，選擇橫坐標(biāo)為(R2-R1)時(shí)、縱坐標(biāo)在(?/?) ±15%范圍內(nèi)的劑量沉積曲線,該劑量沉積曲線對(duì)應(yīng)的電子能量即為選定的電子束能量。
[0030]例如，某導(dǎo)線外層絕緣材料為聚四氟乙烯，其半徑R2為4mm;內(nèi)層為銅芯，半徑R1為Imm ;需要電子輻照10分鐘。首先將導(dǎo)線放置在導(dǎo)線地面輻射試驗(yàn)裝置上，導(dǎo)線一端由夾具3固定，另一端放置在垂直移動(dòng)支架5的孔內(nèi)，根據(jù)導(dǎo)線長度設(shè)置垂直移動(dòng)支架5與垂直固定支架4之間的距離；然后將導(dǎo)線地面輻射試驗(yàn)裝置放置在電子束下方，如圖4所示，將不需要輻照的地方進(jìn)行屏蔽，調(diào)整電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為10轉(zhuǎn)/分，根據(jù)R2-R1 = 3mm, 2 Ji札/2 Ji R2=1/4 = 25%,以及高能電子(IMev)在聚四氟乙烯材料中的劑量沉積曲線(圖3)可知，IMeV電子束符合要求，因此，選擇電子束能量為IMeV，劑量率為要求劑量率對(duì)導(dǎo)線進(jìn)行輻照試驗(yàn)，輻照時(shí)間為10分鐘。由此，可以確保導(dǎo)線受輻照劑量的均勻性。
[0031]綜上所述，以上僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種導(dǎo)線地面輻射試驗(yàn)裝置，其特征在于，包括:輻照源、電動(dòng)機(jī)(1)、電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸(2)、夾具(3)、垂直固定支架(4)、垂直移動(dòng)支架(5)和水平底座￠)，其中，垂直固定支架(4)固定安裝在水平底座(6)上；電動(dòng)機(jī)(1)固定安裝在垂直固定支架(4)上，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸(2)穿過垂直固定支架(4);夾具(3)固定安裝在電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸(2)上；垂直移動(dòng)支架(5)安裝在水平底座(6)上，與垂直固定支架(4)相對(duì)，可沿水平底座移動(dòng)；垂直移動(dòng)支架(5)在電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸(2)的相對(duì)位置設(shè)有開孔；其中，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸(2)均速旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速不超過20轉(zhuǎn)/分，且輻照時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)大于10 ； 輻射源能量的確定方式為:從導(dǎo)線的絕緣層材料的劑量沉積曲線組中找到橫坐標(biāo)為取-札)時(shí)、縱坐標(biāo)在0VR2) ±15%范圍內(nèi)的劑量沉積曲線，劑量沉積曲線對(duì)應(yīng)的能量即為輻射源能量，其中，R2為導(dǎo)線絕緣層的半徑，R:為導(dǎo)線銅芯的半徑。
2.如權(quán)利要求1所述的導(dǎo)線地面輻射試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述夾具(3)、垂直固定支架(4)、垂直移動(dòng)支架(5)和水平底座(6)采用硬鋁材料制成。
3.一種導(dǎo)線地面輻射試驗(yàn)方法，其特征在于，采用如權(quán)利要求1或2所述的導(dǎo)線地面輻射試驗(yàn)裝置進(jìn)行輻照試驗(yàn)，具體步驟如下: 步驟1，將導(dǎo)線放置在導(dǎo)線地面輻射試驗(yàn)裝置上，導(dǎo)線一端由夾具(3)固定，另一端放置在垂直移動(dòng)支架(5)的孔內(nèi)，根據(jù)導(dǎo)線長度設(shè)置垂直移動(dòng)支架(5)與垂直固定支架(4)之間的距離； 步驟2，將導(dǎo)線地面輻射試驗(yàn)裝置放置在輻照源下方，調(diào)整電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，使得電動(dòng)機(jī)勻速旋轉(zhuǎn)，并且在規(guī)定的輻照時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)超過10，且電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速不超過20轉(zhuǎn)/分； 步驟3，根據(jù)不同能量高能電子在導(dǎo)線絕緣層材料中的劑量沉積曲線，選擇橫坐標(biāo)為取-札)時(shí)、縱坐標(biāo)在0VR2) ±15%范圍內(nèi)的劑量沉積曲線，劑量沉積曲線對(duì)應(yīng)的能量即為輻射源能量，輻照劑量率為要求劑量率，對(duì)導(dǎo)線進(jìn)行輻照試驗(yàn)，輻照規(guī)定的輻照時(shí)間。
【文檔編號(hào)】B64G7/00GK104267051SQ201410449823
【公開日】2015年1月7日 申請(qǐng)日期:2014年9月5日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月5日
【發(fā)明者】馮展祖, 李存惠, 楊生勝, 把得東, 高欣, 田海, 薛玉雄, 史亮 申請(qǐng)人:蘭州空間技術(shù)物理研究所