[發明專利]真空紫外輻照強度控制裝置及控制方法

有效

• 申請號: 201310647605.5
• 申請日: 2013-12-03
• 公開（公告）號: CN103676971A
• 公開（公告）日: 2014-03-26
• 發明（設計）人: 傅立;劉剛;楊碧琦;劉繼超;萬峰;王惠芬;張麗新
• 申請（專利權）人: 上海衛星裝備研究所
• 主分類號: G05D3/12
• 分類號: G05D3/12;G01J1/00
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 郭國中

技術領域

本發明涉及真空紫外輻照試驗領域，具體地，涉及一種真空紫外輻照強度控制裝置及控制方法。

背景技術

真空紫外輻射的波長為115—200nm，只能在真空狀態下傳播。空間環境下由太陽產生的真空紫外可引起相關涂層材料光學性能、力學性能和化學性能的退化和降解。真空紫外輻照試驗就是在地面模擬真空環境下的真空紫外輻照，其強度一般為太陽真空紫外輻照強度的5—10倍，并要求在試驗過程中保持恒定。真空紫外輻照試驗一般采用帶有MgF窗口的氘燈，其發光形態為圓錐形。由于發光體本身的性能退化和輻照過程中揮發物對MgF窗口的污染，光源的發光強度會隨使用時間逐漸減小，因而輻照強度也會隨著試驗時間逐漸降低，導致試驗精度差，因此有必要對輻照強度進行補償；另一方面，為了滿足對輻照強度的精度要求，保證紫外輻照強度的恒定，真空紫外輻照試驗用氘燈在沒有達到使用壽命時就報廢，極大地增加了試驗成本。

目前，NASA已經建立了用來進行航天器材料真空紫外輻照試驗的設備，得到了多種材料的真空紫外輻照性能退化曲線，為航天器熱控設計和結構設計起到了支撐作用。國內相關研究機構在真空紫外輻照領域也進行了一些探索性研究，但還不具備真空紫外輻照試驗的能力，只能進行200nm以上的近紫外輻照試驗。

發明內容

針對當前真空紫外輻照試驗的技術空白，為提高試驗精度，本發明的目的是提供一種真空紫外輻照試驗輻照強度控制裝置及控制方法。該真空紫外輻照實驗輻照強度控制裝置基于閉環控制原理，通過對紫外光源總輻射量的監控，改變輻照試樣板和真空紫外光源之間的距離以修正試樣板輻照面上的輻照強度，保證真空紫外輻照試驗輻照強度的恒定，安裝及調節靈活、方便應用。

根據本發明的一個方面，提供一種真空紫外輻照試驗輻照強度控制裝置，包括：真空設備、真空紫外強度探測器、探測器電源、探測器移動機構、探測器伺服電機、探測器電源、電荷放大器、數據采集卡、紫外輻照試樣板、試樣板移動機構、試樣板移動導軌、試樣板伺服電機、試樣板伺服電機電源、控制器和計算機，真空紫外強度探測器、探測器移動機構、紫外輻照試樣板、試樣板移動機構和試樣板移動導軌設置在真空設備內部，其它部件設置在真空設備外部，試樣板移動導軌兩端與真空設備固接連接，試樣板移動機構與試樣板移動導軌連接，紫外輻照試樣板與試樣板移動機構連接，試樣板伺服電機一端與試樣板移動機構連接，另一端通過試樣板伺服電機電源連接至控制器；探測器移動機構設置在紫外光源與紫外輻照試樣板之間，真空紫外強度探測器與探測器移動機構連接，探測器伺服電機一端與真空紫外強度探測器連接，另一端通過探測器伺服電機電源連接至控制器；電荷放大器與真空紫外強度探測器連接，數據采集卡一端與電荷放大器連接，另一端連接至控制器，計算機與控制器連接，探測器電源與真空紫外強度探測器連接。

優選地，紫外輻照試樣板輻照平面與光源輻照面保持平行。

優選地，試樣板移動機構沿試樣板移動導軌方向的移動速度不大于10cm/min。

優選地，探測器移動機構在光源輻照平面內轉動，且所處平面與光源的距離d₀保持不變。

優選地，真空紫外強度探測器使用MgF窗口，在真空度為10^-3Pa的環境下正常使用，且真空紫外強度探測器使用時間不長于1000小時。

優選地，試樣板移動機構在試樣板移動導軌上滑動，試樣板移動機構與光源之間的距離在一定范圍[d₁,d₂]內自動調整，且大于探測器移動機構距光源的距離。

根據本發明的另一個方面，提供一種用于真空紫外輻照試驗的輻照強度控制方法，利用真空紫外強度探測器得到的光源的總輻射量，采用閉環控制原理，調節真空紫外光源與輻照樣品之間的距離，保證樣品受到的真空紫外輻照強度恒定，具體包括以下步驟：

第一步，利用標準真空紫外光源進行真空紫外探測器在115-200nm波段內的強度標定，即真空紫外強度/輸出電流；

第二步，安裝探測器、試樣，真空設備開機到試驗狀態；

第三步，打開紫外光源，在控制計算機上輸入紫外輻照試樣板期望的紫外輻射強度S_R和輻照時間T；

第四步，真空紫外探測器移動至可受輻照區域，得到當前光源總輻射量；

第五步，基于反饋當前光源總輻射量，計算機通過控制器控制伺服電機移動紫外光源與紫外輻照試樣板之間的距離d，使紫外輻照試樣板上的真空紫外輻射強度達到S_R，試驗記時開始；