[發明專利]一種星載超輕合金材料的電子輻射試驗裝置及方法

有效

• 申請號: 201611149669.2
• 申請日: 2016-12-13
• 公開（公告）號: CN106645991B
• 公開（公告）日: 2019-02-15
• 發明（設計）人: 靳浩;沈嶸康
• 申請（專利權）人: 上海衛星工程研究所
• 主分類號: G01R29/08
• 分類號: G01R29/08;B64G7/00
• 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;樊昕

本發明提供一種星載超輕金屬合金材料的電子輻射試驗裝置，包括電子加速器、法拉第筒、真空計以及束流積分儀，試驗試件在常溫常壓下置于法拉第筒入射窗口位置，電子加速器加電子束流，法拉第筒接收并測量電子束流，法拉第筒需抽真空，其真空度≤0.5Pa，用真空計測量，束流積分儀用于讀取數據。本發明同時提供一種采用上述裝置來完成的超輕金屬合金材料的電子輻射試驗方法。本發明所提供的試驗裝置及方法，試驗結果可為衛星空間帶電粒子的屏蔽效果以及抗輻射加固提供參考數據。

技術領域

本發明涉及衛星用超輕合金金屬材料空間輻射試驗領域。

背景技術

對于中高軌及深空衛星，輕量化設計是衛星總體設計的關鍵技術之一。傳統鋁合金材料已不能滿足目前航天發展的需求，在確保衛星總體任務的前提下，尋找重量輕、強度高的替代材料，并通過試驗驗證新材料的各項性能指標，成為當前急待解決的重要難題。鎂鋰(Mg-Li)合金作為當今最輕的金屬材料，具有比強度、比剛度高，綜合性能優異，是有效解決衛星型號輕量化需求的輕質金屬材料。若將其應用到衛星上將顯著提高衛星的性能。

對于集成度高、功能復雜的中高軌及深空衛星，發射重量限制嚴格的特點，為了減輕衛星重量，中高軌及深空衛星使用鎂鋰合金替代部分鋁合金材料。鎂鋰合金材料具有比重輕的特點，可以有效的減輕衛星重量，但同時其對空間輻射的屏蔽能力也會相應的減弱。衛星所處的地球同步軌道空間輻射較低軌惡劣，因此衛星的抗輻照防護設計是制約衛星可靠性的重要因素。

目前在衛星工程運用中一般都采用等效密度法來計算材料等效鋁材料的厚度，即根據材料與鋁的比重來換算成等效厚度的鋁。但該方法也存在較大的誤差。為了得到較為精確的鋰鎂合金材料的屏蔽效果的數據需通過試驗的方法獲取。

發明內容

本發明主要針對衛星所用的鎂鋰合金電子輻照試驗制定方案，提供一種超輕金屬合金材料的電子輻射試驗裝置及方法，試驗結果可為衛星空間帶電粒子的屏蔽效果以及抗輻射加固提供參考數據。

本發明是按以下技術方案實現的：

一種星載超輕金屬合金材料的電子輻射試驗裝置，包括電子加速器、法拉第筒、真空計以及束流積分儀，試驗試件在常溫常壓下置于法拉第筒入射窗口位置，電子加速器加電子束流，法拉第筒接收并測量電子束流，法拉第筒需抽真空，其真空度≤0.5Pa，用真空計測量，束流積分儀用于讀取數據。

電子加速器能量設置為1.1MeV和1.5MeV兩種。

一種星載超輕金屬合金材料的電子輻射試驗方法，采用上述的裝置來完成，包括如下：

步驟1：獲得衛星參試超輕合金金屬材料；

步驟2：將法拉第筒放置在加速器輻照射野中心，距電子加速器入射窗口一定距離處，抽真空至≤0.5Pa；

步驟3：記錄試驗溫度、濕度；

步驟4：在電子加速器開機不加束流情況下，測量法拉第筒本底漏電流I_b；

步驟5：利用不同能量或注量率的電子進行電子輻照試驗；

步驟6：按照試驗工況要求的順序和試件厚度順序依次更換試件，測量透射率。

步驟5包括：

1)：在電子加速器開機加束流情況下，在法拉第筒入射窗上放置一試件，測量法拉第筒接收束流情況，考察輻射情況下法拉第筒漏電流I_b’，I_b’應與I_b近似；

2)：電子加速器能量分別設置為1.1MeV和1.5MeV，標稱束流設為0.01mA，觀察開機后束流積分儀讀數穩定所需時間，連續測量三次，取平均值，此值為電子束穿過試件前的初始電子束注量率I₀；