用于衛(wèi)星金屬材料光電子發(fā)射的測量裝置及其使用方法
【專利摘要】一種衛(wèi)星金屬表面的光電子發(fā)射的測量裝置，包括：紫外光源、真空罐、轉(zhuǎn)臺、電流檢測儀和控制臺，其中紫外光源用來輸出測量過程所需要的不同波段和強度的紫外光；真空罐為測試提供真空腔體空間，且紫外光源與真空罐壁相連接；轉(zhuǎn)臺安裝于真空罐的底部，用于為待測金屬樣品和光束提供適當?shù)呐浜衔恢茫浑娏鳈z測儀用于檢測在光照下，衛(wèi)星表面發(fā)射光電子流與入射粒子電荷流的疊加電流；控制臺用于對紫外光源、電流檢測儀進行數(shù)據(jù)采集，并控制電流檢測儀的電位，電流檢測儀控制待測金屬樣品的電位。
【專利說明】
用于衛(wèi)星金屬材料光電子發(fā)射的測量裝置及其使用方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及空間輻射防護評估領(lǐng)域，尤其涉及一種利用光源開展衛(wèi)星表面金屬材料受到光照射以后的光電子發(fā)射的測量裝置及其使用方法。
【背景技術(shù)】
[0002]衛(wèi)星表面由于空間等離子體的附著作用，會形成類似地面靜電帶電的表面充電，表面充電會造成衛(wèi)星與空間環(huán)境之間存在電位差，此即衛(wèi)星表面的懸浮電位。當衛(wèi)星表面與空間環(huán)境之間出現(xiàn)過大的電位差時，在靜止軌道衛(wèi)星上可以造成負2萬伏的高壓，這樣的高壓會造成衛(wèi)星表面與空間環(huán)境之間或者衛(wèi)星表面不同部分之間出現(xiàn)放電現(xiàn)象(即如地面的靜電放電)或者造成衛(wèi)星的儀器測量不準。靜電放電會釋放出來電流脈沖、電磁脈沖及熱脈沖，電流脈沖和電磁脈沖都會直接或間接耦合進衛(wèi)星的電子學系統(tǒng)，干擾甚至傷害衛(wèi)星安全。
[0003]衛(wèi)星表面充電的惡劣程度除了與空間環(huán)境相關(guān)以外，還與衛(wèi)星的自身息息相關(guān)。由于空間環(huán)境中造成衛(wèi)星表面充電的環(huán)境因素包括太陽光的照射，太陽光通過照射衛(wèi)星表面而發(fā)射光電子，而光電子的發(fā)射可以降低低能粒子中的低能電子的碰撞效益，從而改善衛(wèi)星表面的充電程度。因此，選擇具有適當?shù)墓怆娮影l(fā)射率的材料用于衛(wèi)星表面防護是改善衛(wèi)星表面充電的手段之一，因此，對于金屬材料表面的光電子發(fā)射的測量是衛(wèi)星表面充電防護過程的重要環(huán)節(jié)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于，為解決現(xiàn)有的衛(wèi)星表面充電防護的材料表面的光電子發(fā)射的測量問題，本發(fā)明提供一種衛(wèi)星金屬表面的光電子發(fā)射的測量裝置，包括紫外光源、真空罐、轉(zhuǎn)臺、電流檢測儀和控制臺，其中紫外光源用來輸出測量過程所需要的不同波段和強度的紫外光；真空罐為測試提供真空腔體空間，且紫外光源與真空罐壁相連接；轉(zhuǎn)臺安裝于真空罐的底部，用于為待測金屬樣品和光束提供適當?shù)呐浜衔恢?；電流檢測儀用于檢測在光照下，衛(wèi)星表面發(fā)射光電子流與入射粒子電荷流的疊加電流；控制臺用于對紫外光源、電流檢測儀進行數(shù)據(jù)采集，并控制電流檢測儀的電位，電流檢測儀控制待測金屬樣品的電位。
[0005]真空罐由不銹鋼材料構(gòu)成，真空罐為圓筒狀。
[0006]所述真空轉(zhuǎn)臺為弱磁結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)臺安裝有轉(zhuǎn)臺托盤，轉(zhuǎn)臺托盤可以安裝待測金屬樣品O
[0007]所述待測金屬樣品與轉(zhuǎn)臺托盤間是絕緣的，其電位由電流檢測儀控制，以便于電流檢測儀可以檢測其電流變化。
[0008]所述控制臺可以為待測樣品提供O至-1kV范圍電位，電位誤差小于10%，以便于可以降低測試誤差。
[0009]所述真空罐的內(nèi)部橫截面積不小于10cm2，以便于安裝開展測量所需的設(shè)備，內(nèi)壁光滑，內(nèi)表面不平整度小于1cm，以便于降低內(nèi)壁的粒子散射。
[0010]所述轉(zhuǎn)臺和轉(zhuǎn)臺托盤可以在垂直方向轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動范圍不小于90度，轉(zhuǎn)動精度不低于5度，以便于盡可能的降低測量和試驗的對準誤差。
[0011]所述真空罐在試驗時期應(yīng)保持在10 3Pa以上真空度，以降低殘留氣體對于光電子干擾。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，還提供了上述測試裝置的使用方法，包括如下步驟:
[0013]步驟1，依據(jù)需要測量的紫外光的波長范圍，設(shè)置紫外光的波長、強度Ip及待測金屬樣品與束流間的夾角；
[0014]步驟2，依據(jù)步驟I所設(shè)定的紫外光強，設(shè)置電流檢測儀的電位及測量范圍，以便于測量范圍與粒子束流匹配；
[0015]步驟3，依據(jù)步驟I和步驟2中設(shè)置的數(shù)據(jù)，以及電流檢測儀所采集的數(shù)據(jù)U求出金屬樣品的光電子發(fā)生率Y = Ie/Ipo
[0016]本發(fā)明的衛(wèi)星金屬表面的光電子發(fā)射的測量裝置，可以為金屬材料表面的光電子發(fā)射的測量提供一種簡單、條件可行的測試方法。
【附圖說明】
[0017]圖1為本發(fā)明的金屬表面的光電子發(fā)射的測量裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖2為根據(jù)本發(fā)明的光束與被測金屬樣品之間的幾何關(guān)系的示意圖。
[0019]圖3為根據(jù)本發(fā)明的數(shù)據(jù)采集過程的電氣示意圖。
[0020]圖4為本發(fā)明的金屬表面光電子發(fā)射的測量裝置的使用方法的流程圖。
[0021]附圖標記
[0022]1、紫外光源 2、待測金屬樣品3、轉(zhuǎn)臺托盤
[0023]4、真空罐 5、轉(zhuǎn)臺6、光束
[0024]7、電流檢測儀8、控制臺
【具體實施方式】
[0025]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明的衛(wèi)星金屬表面的光電子發(fā)射的測量裝置進行詳細說明。
[0026]圖1為本發(fā)明的金屬表面的光電子發(fā)射的測量裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，該測量裝置包括紫外光源1、真空罐4、轉(zhuǎn)臺5、電流檢測儀7和控制臺8。紫外光源I用來輸出測試過程所需要的不同波段和強度的紫外光。真空罐4為測試過程提供真空腔體空間，且紫外光源I與真空罐4的側(cè)壁相連接。優(yōu)選地，真空罐4由不銹鋼材料構(gòu)成，且為圓筒狀。轉(zhuǎn)臺5安裝于真空罐4的底部，用于為待測金屬樣品2和光束6提供適當?shù)呐浜衔恢?。?yōu)選地，轉(zhuǎn)臺5為弱磁結(jié)構(gòu)。根據(jù)一個實施例，轉(zhuǎn)臺5安裝有轉(zhuǎn)臺托盤3，轉(zhuǎn)臺托盤3上可以安裝待測金屬樣品2。電流檢測儀7用于檢測待測金屬樣品的入射粒子電流與光電子流的疊加電流?？刂婆_8用于對紫外光源I和電流檢測儀7進行數(shù)據(jù)采集，并控制待測金屬樣品2和電流檢測儀7的電位。待測金屬樣品2與轉(zhuǎn)臺托盤3之間是絕緣的，其電位由電流檢測儀7控制，以便于電流檢測儀7檢測其電流變化。
[0027]優(yōu)選實施例中，控制臺8可以為待測金屬樣品提供O至-1kV范圍電位，電位誤差小于1%，以便于降低測量誤差。
[0028]優(yōu)選實施例中，真空罐4的內(nèi)部橫截面積不小于100cm2，以便于安裝開展測量所需的設(shè)備，且真空罐4的內(nèi)壁光滑，內(nèi)表面不平整度小于1_，以便于降低內(nèi)壁的粒子散射。
[0029]優(yōu)選實施例中，轉(zhuǎn)臺5和轉(zhuǎn)臺托盤3可以在垂直方向轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動范圍不小于90度，轉(zhuǎn)動精度不低于5度，以便于盡可能地降低測量和試驗的對準誤差。
[0030]優(yōu)選地，真空罐4在測量過程中應(yīng)保持在10 3Pa以上真空度，以降低殘留氣體對于光電子的干擾。
[0031]圖2為根據(jù)本發(fā)明的光束與待測金屬樣品之間的幾何關(guān)系的示意圖。通過改變光束6與待測金屬樣品2之間的夾角可以獲得相同能量、不同角度入射條件下的光電子發(fā)射的差異。
[0032]圖3為根據(jù)本發(fā)明的數(shù)據(jù)采集過程的電氣示意圖，即紫外光源1、待測金屬樣品2、電流檢測儀7及控制臺8之間的電氣關(guān)系。具體來說，控制臺10收集紫外光源I的紫外光輻射通量；控制臺10還控制電流檢測儀7的電位并收集電流檢測儀7的電流值；電流檢測儀7控制待測金屬樣品2的電位。
[0033]圖4為本發(fā)明的金屬表面光電子發(fā)射的測量裝置的使用方法的流程圖，具體來說，包括以下步驟:
[0034]步驟1，依據(jù)需要測量的紫外光的波長范圍，設(shè)置紫外光的波長和強度Ip及待測金屬樣品2與束流之間的夾角；
[0035]步驟2，依據(jù)步驟I所設(shè)定的紫外光的強度，設(shè)置電流檢測儀7的電位及測量范圍，以便于測量范圍與光束流匹配；
[0036]步驟3，依據(jù)步驟I和步驟2中設(shè)置的數(shù)據(jù)，以及電流檢測儀7所采集的數(shù)據(jù)Iy求出待測金屬樣品2的光電子發(fā)射率Y = Ie/Ip0
[0037]最后所應(yīng)說明的是，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制。盡管參照實施例對本發(fā)明進行了詳細說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當理解，對本發(fā)明的技術(shù)方案進行修改或者等同替換，都不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當中。
【主權(quán)項】
1.一種衛(wèi)星金屬表面的光電子發(fā)射的測量裝置，其特征在于包括:紫外光源、真空罐、轉(zhuǎn)臺、電流檢測儀和控制臺，其中紫外光源用來輸出測量過程所需要的不同波段和強度的紫外光；真空罐為測試提供真空腔體空間，且紫外光源與真空罐壁相連接；轉(zhuǎn)臺安裝于真空罐的底部，用于為待測金屬樣品和光束提供適當?shù)呐浜衔恢?；電流檢測儀用于檢測在光照下，衛(wèi)星表面發(fā)射光電子流與入射粒子電荷流的疊加電流；控制臺用于對紫外光源、電流檢測儀進行數(shù)據(jù)采集，并控制電流檢測儀的電位，電流檢測儀控制待測金屬樣品的電位。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測量裝置，其特征在于:真空罐由不銹鋼材料制成，且真空罐為圓筒狀。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測量裝置，其特征在于:轉(zhuǎn)臺為弱磁結(jié)構(gòu)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測量裝置，其特征在于:轉(zhuǎn)臺安裝有轉(zhuǎn)臺托盤，轉(zhuǎn)臺托盤用于安裝待測金屬樣品。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測量裝置，其特征在于:待測金屬樣品與轉(zhuǎn)臺托盤間是絕緣的，其電位由電流檢測儀控制。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測量裝置，其特征在于:控制臺為待測金屬樣品提供O至-1kV范圍的電位，電位誤差小于10%。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測量裝置，其特征在于:真空罐的內(nèi)部橫截面積不小于10cm2，且內(nèi)壁光滑，內(nèi)表面不平整度小于1cm。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測量裝置，其特征在于:轉(zhuǎn)臺和轉(zhuǎn)臺托盤可以在垂直方向轉(zhuǎn)動，且轉(zhuǎn)動范圍不小于90度，轉(zhuǎn)動精度不低于5度。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測量裝置，其特征在于:真空罐在測量期間應(yīng)保持在103Pa以上的真空度。10.一種使用權(quán)利要求1-9中的衛(wèi)星金屬表面的光電子發(fā)射的測量裝置方法，包括如下步驟: 步驟1，依據(jù)需要測量的紫外光的波長范圍，設(shè)置紫外光的波長、強度Ip及待測金屬樣品與束流間的夾角； 步驟2，依據(jù)步驟I所設(shè)定的紫外光強，設(shè)置電流檢測儀的電位及測量范圍，以便于測量范圍與粒子束流匹配； 步驟3，依據(jù)步驟I和步驟2中設(shè)置的數(shù)據(jù)，以及電流檢測儀所采集的數(shù)據(jù)U求出金屬樣品的光電子發(fā)生率Y = Ie/Ipo
【文檔編號】G01N21/63GK105987889SQ201510072834
【公開日】2016年10月5日
【申請日】2015年2月11日
【發(fā)明人】楊垂柏, 張斌全, 孔令高, 張珅毅, 荊濤, 關(guān)燚炳, 曹光偉, 梁金寶
【申請人】中國科學院空間科學與應(yīng)用研究中心