[發(fā)明專利]一種監(jiān)測航天器內(nèi)帶電電位的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210491707.8
• 申請日: 2012-11-27
• 公開（公告）號: CN102944722A
• 公開（公告）日: 2013-02-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 石紅;楊生勝;薛玉雄;秦曉剛;田愷;柳青;安恒;楊青;李存惠;湯道坦
• 申請（專利權(quán)）人: 中國航天科技集團(tuán)公司第五研究院第五一〇研究所
• 主分類號: G01R19/00
• 分類號: G01R19/00
• 代理公司: 北京理工大學(xué)專利中心 11120
• 代理人: 楊志兵;付雷杰

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種監(jiān)測航天器內(nèi)帶電電位的方法，屬于抗輻射加固技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

航天器介質(zhì)深層帶電又稱之為航天器內(nèi)部介質(zhì)充電，是指空間高能帶電粒子穿過航天器表面，在航天器構(gòu)件的電介質(zhì)材料內(nèi)部傳輸并沉積從而建立電場的過程，當(dāng)介質(zhì)深層充電產(chǎn)生的電場強(qiáng)度超過介質(zhì)材料的擊穿閾值時，就會發(fā)生放電，放電所產(chǎn)生的電磁脈沖干擾可能破壞航天器內(nèi)電子學(xué)系統(tǒng)的正常工作。由于航天器電子學(xué)系統(tǒng)采用了集成度較高的大規(guī)模/超大規(guī)模微電子器件，電子學(xué)系統(tǒng)的性能提高的同時也變得對空間環(huán)境更為敏感，嚴(yán)重時會使整個航天器失效。

目前已經(jīng)搭載過的航天器深層介質(zhì)充電監(jiān)測儀通過直接測量導(dǎo)致深層介質(zhì)帶電的電子通量，再根據(jù)經(jīng)驗(yàn)判斷航天器的充電程度，但是不能直接精確測量深層介質(zhì)充電電位值。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種監(jiān)測航天器內(nèi)帶電電位的方法，所述方法采用多層電路板結(jié)構(gòu)，可以實(shí)時監(jiān)測介質(zhì)層內(nèi)部各點(diǎn)的電位，所述方法采用的屏蔽外殼可以阻止能量200keV以下的電子，這樣可以只監(jiān)測內(nèi)帶電而排除表面充電的影響。

本發(fā)明的目的由以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種監(jiān)測航天器內(nèi)帶電電位的方法，所述方法步驟如下：

（1）制作內(nèi)帶電探頭

所述內(nèi)帶電探頭采用多層電路板結(jié)構(gòu)，內(nèi)帶電探頭包括屏蔽外殼、多層電路板、電阻、靜電計(jì)；其中，所述屏蔽外殼為上端開口的鋁質(zhì)殼體，屏蔽外殼側(cè)壁設(shè)有通孔用于穿過導(dǎo)線；所述多層電路板包括基板、介質(zhì)層和銅膜層，基板置于最底層，介質(zhì)層置于基板上方，介質(zhì)層和銅膜層分別有十層，交叉疊放；電阻和靜電計(jì)均為九個；

將多層電路板封裝并固定于屏蔽外殼內(nèi)，多層電路板上表面與屏蔽外殼的上端開口相對，且多層電路板上、下表面均接地；多層電路板中的除最上層銅膜層以外的每層銅膜層均對應(yīng)一個電阻和一個靜電計(jì)，即每層銅膜層與一個電阻和一個靜電計(jì)依次相連，九個靜電計(jì)均接地，且靜電計(jì)置于屏蔽外殼外部，電阻置于屏蔽外殼內(nèi)部；

其中，所述銅膜層采用濺射鍍膜的方法鍍到介質(zhì)層表面；

所述介質(zhì)層材料為聚四氟乙烯或聚酰亞胺，厚度為60μm；

所述銅膜層厚度為10μm；

所述屏蔽外殼材料為鋁，厚度為0.2mm；

（2）進(jìn)行電子束輻照試驗(yàn)

利用能量為1MeV，電流密度為65pA/cm²的電子束進(jìn)行輻照，電子束置于步驟（1）所述探頭上方，使入射電子從屏蔽外殼上端開口處垂直入射到多層電路板內(nèi)部，通過測量銅膜層上引出導(dǎo)線上的電位測量多層電路板介質(zhì)內(nèi)部不同深度處的電位，利用靜電計(jì)測得9根導(dǎo)線上的電壓；分別給出輻照10分鐘、20分鐘、30分鐘、1小時之后9根導(dǎo)線上的電壓。

有益效果

（1）本發(fā)明所述的監(jiān)測航天器內(nèi)帶電電位的方法，采用多層電路板結(jié)構(gòu)，可以實(shí)時監(jiān)測介質(zhì)層內(nèi)部各點(diǎn)的電位；介質(zhì)內(nèi)帶電主要是由200keV的電子造成的，所述方法采用的屏蔽外殼可以阻止能量200keV以下的電子，這樣可以只監(jiān)測內(nèi)帶電而排除表面充電的影響。

（2）計(jì)算機(jī)仿真結(jié)果表明采用所述方法檢測介質(zhì)層內(nèi)部個點(diǎn)電位所得的結(jié)果是可靠的，證明了所述方法用于監(jiān)測航天器內(nèi)帶電電位的可行性。這對于航天器內(nèi)帶電在軌機(jī)理研究并最終形成航天器防護(hù)設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)航天器安全運(yùn)營維護(hù)都將大有裨益。

附圖說明

圖1為本發(fā)明所述方法中探頭的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明所述方法測得介質(zhì)內(nèi)部電位分布示意圖；

圖3為仿真模擬計(jì)算得到的介質(zhì)內(nèi)部電位分布示意圖；

其中，圖1中，1-1屏蔽外殼、1-2入射電子、1-3銅膜層、1-4介質(zhì)層、1-5電阻、1-6靜電計(jì)；

圖2中橫坐標(biāo)為深度（單位：μm），縱坐標(biāo)為電壓（單位：V），2-1、2-2、2-3、2-4分別為輻照時間1小時、30分鐘、20分鐘、10分鐘的電位分布曲線；

圖3中橫坐標(biāo)為深度（單位：μm），縱坐標(biāo)為電壓（單位：V），3-1、3-2、3-3、3-4分別為輻照時間1小時、30分鐘、20分鐘、10分鐘的電位分布曲線。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例來詳述本發(fā)明，但不限于此。

實(shí)施例1

一種監(jiān)測航天器內(nèi)帶電電位的方法，所述方法步驟如下：

（1）制作內(nèi)帶電探頭