[實用新型]玻璃鋼真空容器等離子體試驗系統

無效

• 申請號: 200820178012.3
• 申請日: 2008-11-17
• 公開（公告）號: CN201348645Y
• 公開（公告）日: 2009-11-18
• 發明（設計）人: 孫立臣;童靖宇;齊燕文;劉敏;汪力;賈瑞金;劉恩均
• 申請（專利權）人: 北京衛星環境工程研究所
• 主分類號: G01R29/10
• 分類號: G01R29/10
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及地面等離子體環境模擬試驗，具體涉及一種玻璃鋼真空容器的大體積等離子體環境模擬試驗系統。

背景技術

隨著航天技術的不斷發展，高分辨率偵察、遙感衛星對高精度天線的需求較為迫切。要求衛星天線和太陽陣等大型外露部件在熱設計、功率耐受能力、抗空間粒子效應方面有更高的可靠性。在研制過程中必須經過充分環境模擬試驗來驗證這些關鍵性能。

在十五期間我們就開展了原子氧環境、空間輻照等對航天器的影響研究工作，隨著長壽命高可靠衛星的研制要求越來越高，對空間環境的研究也不斷深入，這些年大家十分關注空間等離子體環境對衛星關鍵部件的影響。因為等離子體環境可以引起航天器天線、高壓太陽陣等其他外露部件的等離子鞘效應、法拉第效應、附加電流效應、表面放電效應。這包括以下多方面內容：

a.航天器天線上間隔、縫隙區的等離子體電子倍增微放電效應，會導致天線表面微放電現象，影響天線傳輸功率嚴重下降，乃至損壞天線或微波器件。

b.航天器天線與等離子體環境相互作用，會在天線表面形成一層等離子體鞘，破壞天線的阻抗匹配特性，使天線傳輸效率及賦型特性變壞。

c.航天器天線信號在等離子體中傳播時，產生法拉第效應，造成電磁波極化面偏轉，使信號質量變壞。

d.航天器高壓太陽帆板通過等離子體環境時，產生附加電流效應，造成太陽陣功率下降。

e.航天器表面與等離子體碰撞，會產生離子濺射效應，導致表面材料出氣增加，性能退降，污染加重。

為了滿足這些方面的試驗研究，十分有必要研制一個大型的，玻璃鋼真空容器的等離子體試驗設備作為這項研究的基礎設備，以解決高分辨率偵察、遙感衛星以及其它航天器數傳天線熱控及熱設計指標、功率耐受能力、二次電子倍增放電擊穿效應的性能檢測試驗需求。同時，兼顧中低軌道上航天器數傳天線類似試驗測試的需要。以及，滿足航天器天線、高壓太陽陣等其他外露部件的等離子環境效應試驗研究的需要。

為了較真實地進行天線等微波傳輸產品的功率測量，需要在設備外部通過遙測的方式進行測量，因此需要有透波功能的真空容器。對于研制金屬的真空容器已經有成成熟的經驗，但是在非金屬真空容器方面，還沒有成熟經驗可以借鑒，經過調研分析，采用玻璃鋼材料制作承受1atm外壓的真空容器，并作為等離子體設備的主要試驗容器。通過立項和申請，以及方案論證，國家通過專項技術改造得以批復實施，最終完成了該項大型玻璃鋼真空容器的等離子體環境試驗系統的研制工作。

發明內容

本實用新型的目的在于提供一種獲得空間等離子體環境的實驗模擬系統，該系統能通過控制等離子源的進氣量，實現不同能量的等離子體環境，同時，可以利用玻璃鋼真空容器實現被測產品的功率直接發射功率的測量，較真實的模擬這些功率發射產品的在空間等離子體環境下的影響。

本實用新型的目的可由以下技術方案完成的：

本玻璃鋼真空容器等離子體環境試驗系統，主要包括真空容器，等離子源，抽氣子系統；真空容器包括有真空封蓋大門，容器體，真空封蓋大門通過鉸鏈聯接到容器體上；容器體的另一端端部中心部位通過閥門與等離子體源連接，端部的上方有供液氮流出熱沉的出口裝置，正下部有供液氮進入熱沉的進口裝置；容器體上方有用于各種測量使用的法蘭接口，容器體的中間水平位置上有用于觀察內部環境的玻璃窗；真空容器的下部有用于支撐的支座，容器采用臥式方式固定在支座上。

上述系統中，所述的真空容器為能滿足工作壓力小于或等于1.3×10^-3Pa的容器裝置。其中，容器體的形狀可以是圓柱形，方形，球體形狀；端部采用的形式可以是平板型封頭，碟型封頭，橢圓型封頭，球冠型封頭等。真空封蓋大門的形狀也可以是平板型封頭，碟型封頭，橢圓型封頭，球冠型封頭等。容器體和真空封蓋大門的材料可以是金屬也可以是非金屬等材料。

其中，所述的抽氣子系統為能夠實現對真空容器進行抽氣，實現真空獲得的裝置，采用無油抽氣方式來實現干凈，清潔真空環境的獲得。這些抽氣方式包括分子泵和干泵組合方式；低溫泵和干泵組合方式；還有低溫泵、分子泵共同與無油機械泵組合方式；以及低溫泵、分子泵等做為主抽氣泵與機械增壓泵和干泵的組合方式等多種。

其中，等離子源子系統的形式有多種，主要用于產生滿足要求的等離子體條件。產生等離子體的方法有直流(DC)、射頻容性耦合(CCP)、射頻感應耦合(ICP)、微波、微波ECR等。前四種可以用磁場，也可以不用磁場；但微波ECR必須用磁場。