CN103698245A - 用于检测航天器材料出气污染的异位装置及其操作方法 - Google Patents

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黄涛
董德胜
宁远涛
刘明
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Abstract

本发明提供的用于检测航天器材料出气污染的异位装置，包括恒温水循环机组2、支撑柜3、真空阀门5、真空测试室6、测控机柜8、抽气系统；真空测试室6安装在支撑柜3上，真空测试室6通过真空阀门5连接抽气系统，抽气系统安装在支撑柜3的内部，恒温水循环机组2用于使真空测试室6中的收集板维持在一个恒定的温度A，测控机柜8分别连接恒温水循环机组2、真空测试室6、抽气系统以提供电源和进行控制。本发明还提供相应的操作方法。本发明使用石英晶体微量天平可以对航天器材料表面污染前后进行定量检测，精度高、稳定可靠、重复性好。

Description

用于检测航天器材料出气污染的异位装置及其操作方法
技术领域
本发明属于航空航天技术领域，具体涉及一种用于检测航天器材料出气污染的异位装置及其操作方法。
背景技术
航天器入轨后处于高真空环境中，其上使用的大部分有机非金属材料，如封装材料、粘接剂、密封胶、绝缘材料、橡胶垫片、油墨和记号墨水、热控涂层、复合材料等，在真空状态下都会释放一些挥发性气体分子，如材料吸附的H2O，CO2以及材料中的挥发性助剂、溶剂、低分子量成分、未完全固化的分子链段等。材料的真空放气产物在航天器表面沉积，产生污染。
空间环境分子污染对航天器的影响，是目前高可靠性、长寿命航天器在设计时非常重要的问题之一。航天器的污染效应发生在光学、热控和太阳能电池帆板等敏感表面，可使航天器的光学、热控和能源等分系统性能退化，严重时可导致失效。因此，必须对航天器上应用的各种聚合物材料进行污染特性检测。
因此有必要设计一种用于检测航天器材料出气污染的异位装置以对航天器表面材料出气的污染进行定量地检测。
发明内容
针对现有技术中航天器无法定量检测表面污染的问题，本发明提供了一种可以对航天器材料出气的污染进行定量检测的异位装置。
本发明提供的用于检测航天器材料出气污染的异位装置，包括恒温水循环机组2、支撑柜3、真空阀门5、真空测试室6、测控机柜8、抽气系统；
真空测试室6安装在支撑柜3上，真空测试室6通过真空阀门5连接抽气系统，抽气系统安装在支撑柜3的内部，恒温水循环机组2用于使真空测试室6中的收集板维持在一个恒定的温度A，测控机柜8分别连接恒温水循环机组2、真空测试室6、抽气系统以提供电源和进行控制。
优选地，抽气系统包括分子泵4、无油涡旋干泵7，真空测试室6通过真空阀门5连接分子泵4、无油涡旋干泵7。
优选地，还包括加热系统，其中，加热系统用于使测控机柜8的试样室维持在一个恒定的温度B。
优选地，真空测试室6的上部为球形盖子，下部为圆柱形腔体。
优选地，还包括涡轮减速装置，球形盖子与涡轮减速装置连接以实现任意位置自锁。
优选地，温度A为25℃，温度B为125℃。
本发明提供的上述的用于检测航天器材料出气污染的异位装置的操作方法，包括如下步骤：
步骤(1)：将试样放入真空测试室6，关闭真空测试室6的大门；
步骤(2)：依次开启真空阀门5、无油涡旋干泵7，当真空测试室6内的真空度小于5Pa时开启分子泵4；
步骤(3)：开启恒温水循环机组2及加热系统，分别使真空测试室6的收集板和测控机柜8的试样室各维持一个恒定的温度，真空测试室6的真空度优于1×10-4Pa；
步骤(4)：24小时后，依次关真空阀门5、分子泵4、无油涡旋干泵7，将收集板及试样用石英晶体微量天平1测量，保存测量数据记录；
步骤(5)：关闭石英晶体微量天平1、恒温水循环机组2，将所述异位装置回复到初始的状态。
优选地，石英晶体微量天平精度为0.01μg。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
(1)本发明提供了航天器在轨的稀薄气体和清洁环境；
(2)本发明使用石英晶体微量天平可以对航天器表面污染前后进行定量检测，精度高、稳定可靠、重复性好；
(3)本发明可以适用于大规模试验；
(4)本发明整体性能稳定、操作方便，具有广阔的应用前景。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为用于检测航天器材料出气污染的异位装置的结构示意图。
图中：
1-石英晶体微量天平，2-恒温水循环机组，3-支撑柜，4-分子泵，5-真空阀门，6-真空测试室，7-无油涡旋干泵，8-测控机柜。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
图1是本发明提供的用于检测航天器材料出气污染的异位装置的示意图。图中示出了：石英晶体微量天平1，恒温水循环机组2，支撑柜3，分子泵4，真空阀门5，真空测试室6，无油涡旋干泵7，测控机柜8。
真空测试室安装在支撑柜上，通过真空阀门和抽气管路与抽气系统连接；抽气系统安装在支撑柜内部；加热系统直接布置在测控机柜的试样室上；恒温水循环机组通过管路与真空测试室连接，使真空测试室中的收集板维持一个恒定的温度；测控机柜通过电缆与抽气系统、真空测试室、恒温水循环机组连接，为设备供电及控制设备的工作；计算机与测控机柜连接，用上位机软件进行数据采集和设备控制。
真空测试室上部为球形盖子，下部为圆柱形腔体，球形盖子与涡轮减速连接，可以实现任意位置自锁；真空抽气系统主要由无油涡旋干泵跟分子泵组成，按顺序启动干泵和分子泵，启动分子泵之前真空度小于5Pa，系统的极限真空度优于1×10-4Pa；恒温水温度为25℃，试样室温度为125℃；石英晶体微量天平精度为0.01μg。
所述用于检测航天器材料出气污染的异位装置的示意图的操作方法具体如下：
(1)放入试样，关闭真空测试室大门；
(2)依次开启真空阀门、无油涡旋干泵，当真空度小于5Pa时开启分子泵；
(3)开启恒温水循环机组及加热系统，使真空测试室的收集板和试样室各维持一个恒定的温度，真空测试室的真空度将优于1×10-4Pa；
(4)24小时后，依次关真空阀门、分子泵、无油涡旋干泵，将收集板及试样用石英晶体微量天平测量，保存各种数据记录；
(5)关闭石英晶体微量天平、恒温水循环机组，将设备回复到初始的状态。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (8)

1.一种用于检测航天器材料出气污染的异位装置，其特征在于，包括恒温水循环机组2、支撑柜3、真空阀门5、真空测试室6、测控机柜8、抽气系统；
真空测试室6安装在支撑柜3上，真空测试室6通过真空阀门5连接抽气系统，抽气系统安装在支撑柜3的内部，恒温水循环机组2用于使真空测试室6中的收集板维持在一个恒定的温度A，测控机柜8分别连接恒温水循环机组2、真空测试室6、抽气系统，以提供电源和进行控制。
2.根据权利要求1所述的用于检测航天器材料出气污染的异位装置，其特征在于，抽气系统包括分子泵4、无油涡旋干泵7，真空测试室6通过真空阀门5连接分子泵4、无油涡旋干泵7。
3.根据权利要求1或2所述的用于检测航天器材料出气污染的异位装置，其特征在于，还包括加热系统，其中，加热系统用于使测控机柜8的试样室维持在一个恒定的温度B。
4.根据权利要求1所述的用于检测航天器材料出气污染的异位装置，其特征在于，真空测试室6的上部为球形盖子，下部为圆柱形腔体。
5.根据权利要求4所述的用于检测航天器材料出气污染的异位装置，其特征在于，还包括涡轮减速装置，球形盖子与涡轮减速装置连接以实现任意位置自锁。
6.根据权利要求3所述的用于检测航天器材料出气污染的异位装置，其特征在于，温度A为25℃，温度B为125℃。
7.一种权利要求3所述的用于检测航天器材料出气污染的异位装置的操作方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤(1)：将试样放入真空测试室6，关闭真空测试室6的大门；
步骤(2)：依次开启真空阀门5、无油涡旋干泵7，当真空测试室6内的真空度小于5Pa时开启分子泵4；
步骤(3)：开启恒温水循环机组2及加热系统，分别使真空测试室6的收集板和测控机柜8的试样室各维持一个恒定的温度，真空测试室6的真空度优于1×10-4Pa；
步骤(4)：24小时后，依次关真空阀门5、分子泵4、无油涡旋干泵7，将收集板及试样用石英晶体微量天平1测量，保存测量数据记录；
步骤(5)：关闭石英晶体微量天平1、恒温水循环机组2，将所述异位装置回复到初始的状态。
8.根据权利要求7所述的用于检测航天器材料出气污染的异位装置的操作方法，其特征在于，石英晶体微量天平精度为0.01μg。
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