[發(fā)明專利]空間紫外輻照試驗裝置

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410736848.0
• 申請日: 2014-12-04
• 公開（公告）號: CN104535482A
• 公開（公告）日: 2015-04-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 傅立;劉剛;徐駿;藍(lán)天翔;肖育;謝建華;周博
• 申請（專利權(quán)）人: 上海衛(wèi)星裝備研究所
• 主分類號: G01N17/00
• 分類號: G01N17/00
• 代理公司: 上海漢聲知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31236
• 代理人: 郭國中

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及空間環(huán)境試驗技術(shù)領(lǐng)域，特別是指一種空間紫外輻照試驗裝置。

背景技術(shù)

空間環(huán)境下，由太陽產(chǎn)生的真空紫外可引起相關(guān)涂層材料光學(xué)性能、力學(xué)性能和化學(xué)性能的退化。紫外輻射的波長為115-400nm。空間紫外輻照試驗就是在地面模擬真空環(huán)境下的空間紫外輻照。試驗的紫外輻照強(qiáng)度一般為太陽真空紫外輻照強(qiáng)度的5-10倍，并要求在試驗過程中保持恒定。空間紫外輻照試驗一般會持續(xù)進(jìn)行2-3個月，根據(jù)試驗對象和試驗要求的不同試驗時間略微有變化。

美國NASA、歐洲ESA均已經(jīng)建立了用來進(jìn)行航天器材料空間紫外輻照試驗的設(shè)備，得到了多種材料空間紫外輻照條件下的性能退化曲線，為航天器熱控設(shè)計和結(jié)構(gòu)設(shè)計起到了重要支撐作用。國內(nèi)相關(guān)研究機(jī)構(gòu)在紫外輻照領(lǐng)域也進(jìn)行了一些探索性研究，但沒有形成成熟穩(wěn)定的試驗設(shè)備和系統(tǒng)，主要缺陷如下：1)不具備110-400nm波長范圍內(nèi)的紫外輻照試驗?zāi)芰Γ荒苓M(jìn)行200nm以上的近紫外輻照試驗；2)使用汞燈光源，紫外輻照強(qiáng)度不可控；3)一般采用太陽能電池片作為輻照強(qiáng)度探測裝置，未采用高精度輻照強(qiáng)度傳感器，試驗精度低；4)一般不具備低溫?zé)岢料到y(tǒng)，空間環(huán)境模擬不充分。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種空間紫外輻照試驗裝置，解決當(dāng)前空間紫外輻照試驗不可控、精度低，只能提供200nm波長以上紫外輻照問題，從而提高試驗精度。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的實施例提供一種空間紫外輻照試驗裝置，包括機(jī)械結(jié)構(gòu)單元，所述機(jī)械結(jié)構(gòu)單元包括相互連接的真空室、管路、機(jī)械泵、羅茨泵、分子泵、真空泵、制冷機(jī)、水冷機(jī)、恒溫水冷機(jī)，還包括輻照單元，所述輻照單元包括氙燈、氙燈電源、氘燈、氘燈電源、石英玻璃；所述真空室一側(cè)設(shè)有氘燈法蘭盤和氙燈法蘭盤，所述氙燈通過氙燈法蘭安裝于氙燈法蘭盤上，所述氙燈與氙燈電源電連接；所述氙燈法蘭上安裝有石英玻璃；所述氙燈通過氙燈法蘭將紫外光垂直射入真空室內(nèi)，所述氘燈通過氘燈法蘭安裝于氘燈法蘭盤上，所述氘燈與氘燈電源連接；所述氘燈通過氘燈法蘭將紫外光射入所述真空室內(nèi)，所述氘燈法蘭上連接真空泵。其中，石英玻璃厚度應(yīng)大于10mm，對200-400nm波長的紫外光透過率不小于90％。

作為優(yōu)選，所述真空室內(nèi)設(shè)有移動導(dǎo)軌、樣品臺和熱沉管路，所述樣品臺可水平、垂直移動安裝于移動導(dǎo)軌上，以調(diào)節(jié)樣品臺與氙燈、氘燈的位置關(guān)系，所述熱沉管路通過管路與制冷機(jī)相連通組成真空低溫?zé)岢粒畹蜏囟瓤蛇_(dá)-70℃，表面發(fā)射率大于0.92。所述真空室內(nèi)還可增設(shè)有真空計，真空計可測量真空室的真空度，從而控制真空室的真空度可達(dá)1.3×10^-3Pa以下。真空室內(nèi)部應(yīng)盡量使用金屬材料，以避免紫外光對非金屬材料輻照產(chǎn)生的揮發(fā)物污染試驗樣品。

作為優(yōu)選，所述氘燈和氙燈將紫外線照射至樣品臺上，氙燈發(fā)光光譜可從190nm波長開始，電功率應(yīng)大于1000W，光功率大于100W；氙燈配有勻光裝置，在100mm×100mm的輻照區(qū)域內(nèi)，其輻照強(qiáng)度不均勻性小于15％，氘燈發(fā)光光譜可從110nm開始至200nm截止，其電功率應(yīng)不小于200W。

作為優(yōu)選，所述樣品臺為紫銅板，所述樣品臺下表面繞接有銅管，所述銅管與恒溫水冷機(jī)相連接。

作為優(yōu)選，還包括控制柜，所述控制柜內(nèi)安裝有控制與數(shù)據(jù)采集單元，所述控制與采集數(shù)據(jù)單元包括固定于樣品臺上的測溫單元、紫外傳感器A、紫外傳感器B以及用于控制氘燈的氘燈控制器、用于控制氙燈的氙燈控制器、用于采集測溫單元、紫外傳感器A、紫外傳感器B檢測到的數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)采集器、通過接收數(shù)據(jù)采集器采集的數(shù)據(jù)發(fā)出控制指令的控制計算機(jī)，所述氘燈電源通過所述氘燈控制器與所述控制計算機(jī)連接，所述氙燈電源通過所述氙燈控制器與所述控制計算機(jī)連接。可實時監(jiān)測樣品臺溫度；通過控制與采集數(shù)據(jù)單元可將樣品臺溫度控制在20±6℃，溫控精度為1℃。其中紫外傳感器A可探測200-400nm波長范圍內(nèi)的紫外強(qiáng)度；紫外傳感器B可探測110-200nm波長范圍內(nèi)的紫外強(qiáng)度；紫外傳感器A、紫外傳感器B均與控制計算機(jī)連接。氘燈電源通過氘燈控制器與控制計算機(jī)連接，氙燈電源通過氙燈控制器與控制計算機(jī)連接；氙燈控制器利用閉環(huán)反饋控制原理，通過紫外傳感器A和氙燈電源控制、調(diào)節(jié)氙燈射出的200-400nm波段范圍內(nèi)紫外輻照強(qiáng)度，可使輻照強(qiáng)度值恒定，誤差不大于5％。控制與數(shù)據(jù)采集單元能實現(xiàn)裝置的自動化管理，包括試驗數(shù)據(jù)自動記錄、保存、查詢，自動報警和無人值守的功能。

作為優(yōu)選，所述真空室一側(cè)還設(shè)有氮氣入口閥和備用的接插件接口法蘭盤。