[發(fā)明專利]一種材料發(fā)射率污染影響原位實時測試方法及裝置

在審

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• 申請日: 2020-07-02
• 公開（公告）號: CN111766240A
• 公開（公告）日: 2020-10-13
• 發(fā)明（設計）人: 牟永強;焦子龍;楊曉寧;劉宇明;姜海富;田東波
• 申請（專利權）人: 北京衛(wèi)星環(huán)境工程研究所
• 主分類號: G01N21/84
• 分類號: G01N21/84;G01N5/00
• 代理公司: 北京志霖恒遠知識產權代理事務所(普通合伙) 11435
• 代理人: 成丹

本發(fā)明涉及一種材料發(fā)射率污染影響原位實時測試方法及裝置，使用激光器發(fā)出光束，分光后，一束進入真空罐內，真空罐內的擴散單元將污染物沉積在沉積片上；光束經過沉積片反射，在真空罐外接收反射光束后與分光的另一束光進行相位比較，得出沉積片薄膜厚度實時變化情況，結果與石英晶體微量天平在沉積片相同位置獲取的數據進行驗證校準，激光光路也能對沉積片沉積的污染物薄膜作光學特性測試。本發(fā)明解決大型高敏感空間光學裝置需深低溫工作條件，深低溫光學裝置表面吸附污染物的成分、質量、厚度、光學等效應數據原位實時獲取問題，研制深低溫環(huán)境地面模擬試驗裝置，實現污染物特性實時原位測量，同時本發(fā)明也可用于對真空罐本底潔凈度的測試。

技術領域

本發(fā)明屬于衛(wèi)星空間環(huán)境工程技術領域，具體涉及一種材料發(fā)射率污染影響原位實時測試方法及裝置。

背景技術

航天器上大量采用有機高分子材料，這些材料在軌道真空環(huán)境下會產生出氣現象，釋放出分子污染物。分子污染物凝結在敏感表面，造成污染影響，例如影響航天器熱控表面的發(fā)射率和吸收率，使其偏離設計值較大，造成儀器工作溫度異常，影響儀器正常工作。因此需要評估材料出氣污染對熱控材料吸收率和發(fā)射率的影響。高敏感空間光學裝置通常工作在40K以下的深低溫和高真空環(huán)境下，很多常溫下的氣態(tài)物質在深低溫表面轉化為固態(tài)，導致深低溫表面吸附更多的分子污染物，吸附物的成分和形態(tài)更復雜，吸附機理與吸附閾值亟待研究，吸附物在深低溫下對敏感表面光學性質的影響與常溫及一般低溫條件下不同，直接影響探測器的設計及核心部件的工作完成，因此極端條件下污染物控制水平日益成為此類光學探測任務完成與否的關鍵因素之一。目前尚無手段對其污染影響進行地面模擬原位實時測試。

上海衛(wèi)星裝備研究所公布了“用于檢測航天器材料出氣污染的異位裝置及其操作方法”專利(CN103698245A)，利用石英晶體微量天平對材料出氣污染進行定量檢測。中國航天科技集團公司第五研究院第五一○研究所公開了“一種航天器光學表面的非金屬材料出氣污染的原位監(jiān)測方法”，采用石英晶片原位監(jiān)測航天器光學敏感表面污染量，利用分光光度計測量石英晶片的反射率。中國航天科技集團公司第五研究院第五一○研究所公開了“一種航天器敏感低溫表面污染的監(jiān)測方法”，采用石英晶體微量天平監(jiān)測航天器低溫敏感表面污染沉積量。上述發(fā)明中，僅有“一種航天器敏感低溫表面污染的監(jiān)測方法”為低溫條件下污染監(jiān)測，但其采用液氮制冷，無法達到40K的低溫；同時無法監(jiān)測污染造成的表面吸收率、發(fā)射率等變化。

本發(fā)明能夠對各個溫區(qū)的表面污染物沉積影響程度進行實時原位監(jiān)測。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的是提供一種材料發(fā)射率污染影響原位實時測試方法及裝置，解決大型高敏感空間光學裝置需要40K以下深低溫工作條件，深低溫光學裝置表面吸附污染物的成分、質量、厚度、光學等效應數據獲取問題，研制深低溫環(huán)境地面模擬試驗裝置，實現污染物特性實時原位測量；同時本發(fā)明也可以作為各類真空試驗系統(tǒng)本底污染物分析測試的技術途徑。

本發(fā)明采用了如下的技術方案：

本發(fā)明的一種材料發(fā)射率污染影響原位實時測試方法，有以下步驟：

使用激光器發(fā)出光束，分光后，一束經真空罐窗口進入真空罐內，真空罐內的擴散單元將污染物沉積在沉積片上形成薄膜；光束經過沉積片反射，在真空罐外接收反射光束后與分光的另一束光進行相位比較，得出沉積片薄膜厚度實時變化情況，該實時變化情況的結果與分體式石英晶體微量天平在沉積片相同位置獲取的數據進行驗證校準，同時激光光路也可以用于對沉積片沉積的污染物薄膜進行光學特性測試，測試其發(fā)射率隨污染物厚度的實時變化；所述真空罐工作在優(yōu)于1x10^-5Pa的環(huán)境中，測試沉積片的環(huán)境溫度為深低溫(例如40K或者更低)，模擬的是深低溫高真空環(huán)境下的污染物沉積量與物理特性的實時原位測量。

其中，包括：能夠使用激光器進行特定波長的污染物材料光學特性測試。