CN104375161B - 原子氧束流能量测试系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种地面模拟设备中原子氧束流能量测试系统，包括真空容器，原子氧束流输入窗口、粒子偏离电极、粒子准直口、速度切割器、二维移动机构、抽气系统、控制系统、气体过滤系统和质谱仪，真空容器一侧壁上设置有原子氧束流输入窗口，另一侧壁上设置有质谱仪，原子氧束流经粒子偏离电极作用偏转原子氧束流中的带电粒子，并通过粒子准直口限定原子氧束流的飞行方向，飞行方向上设置有速度切割器以对原子氧束流能量进行筛选，速度切割器支撑在二维移动机构进行二维运动，速度切割器由控制系统控制其转速、相位，二维移动机构由控制系统控制其运动。
Description
技术领域
本发明属于空间环境及效应技术领域，具体来说涉及一种原子氧束流能量测试系统。
背景技术
原子氧是低地球轨道(Low Earth Orbit，LEO)大气环境的主要组份，当航天器以7km/s～8km/s的速度在轨运行时，原子氧的动能约为4eV～5eV，由此产生冲蚀作用，会造成各类高速运行的航天器表面材料的质量损失和性能退化。因此，通过地面模拟试验的方式评价航天器外露组件和材料的原子氧环境适应性具有十分重要的意义。
原子氧环境适应性评价主要通过地面模拟设备进行，而对于原子氧设备来说，束流能量是表征原子氧束流品质的重要指标之一。束流能量不同，材料的原子氧反应率存在较大差异，因此，对原子氧设备束流能量进行诊断，确保试验设备束流能量与空间实际情况的符合性是提高地面试验有效性的必要条件。
发明内容
本发明的目的在于提供一种地面模拟设备中原子氧束流能量的测试系统，可用于原子氧地面模拟设备束流能量的诊断，为提高试验有效性提供技术支撑，保证我国航天器在轨的可靠运行。
为了实现上述目的，本发明采用了如下的技术方案:
一种地面模拟设备中原子氧束流能量测试系统，包括用于提供真空环境的真空容器，原子氧束流输入窗口、粒子偏离电极、粒子准直口、速度切割器、二维移动机构、抽气系统、控制系统、气体过滤系统和用于粒子成分诊断的质谱仪，真空容器一侧壁上设置有原子氧束流输入的输入窗口，输入窗口相对的真空容器另一侧壁上设置有质谱仪，原子氧束流经输入窗口附近设置的粒子偏离电极作用偏转原子氧束流中的带电粒子，并通过粒子准直口限定原子氧束流的飞行方向，原子氧束流的飞行方向上设置有速度切割器以对原子氧束流能量进行筛选，速度切割器支撑在二维移动机构上并随其进行二维运动，速度切割器由控制系统控制其转速、相位，二维移动机构由控制系统控制其运动；真空容器还设置有抽气系统和去除残余低能粒子的气体过滤系统。
其中，真空容器用于提供10-2～10-5Pa的真空环境。
本发明的试验系统能够为原子氧地面模拟设备中束流能量的诊断提供了技术支撑，为航天器在轨可靠运行提供保障。
附图说明
图1为本发明的原子氧束流能量测试系统的示意图；
其中，1为真空容器；2为原子氧束流输入窗口；3为离子偏离电极；4为离子准直口；5为速度切割器；6为二维移动机构；7为抽气系统；8为控制系统；9为气体过滤系统；10为质谱仪。
图2为利用本发明的原子氧束流能量测试系统测量原子氧束流的能量分布曲线图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的原子氧束流能量测试系统进行进一步说明，该说明仅仅是示例性的，并不旨在限制本发明的保护范围。
图1为本发明的原子氧束流能量测试系统示意图，其中，包括用于提供10-2～10- 5Pa的真空环境的真空容器1，原子氧束流输入窗口2、粒子偏离电极3、粒子准直口4、速度切割器5、二维移动机构6、抽气系统7、控制系统8、气体过滤系统9和用于粒子成分诊断的质谱仪10，真空容器1的一侧壁上设置有原子氧束流输入窗口2，原子氧束流输入窗口2相对的真空容器另一侧壁上设置有质谱仪10，原子氧束流经输入窗口2附近设置的粒子偏离电极3作用偏转原子氧束流中的带电粒子，并通过粒子准直口4限定原子氧束流的飞行方向，原子氧束流的飞行方向上设置有速度切割器5以对原子氧束流能量进行筛选，速度切割器5支撑在二维移动机构6上并随其进行二维运动，速度切割器5由控制系统8控制其转速、相位，二维移动机构6由控制系统控制其运动；真空容器1还设置有抽气系统7和去除残余低能粒子的气体过滤系统9。
该试验系统工作时，真空容器1通过抽气系统7实现10-2～10-5Pa的真空环境，真空容器1的一侧壁上设置有原子氧束流输入窗口2，原子氧源产生的高密度原子氧束通过原子氧束流输入窗口2进入真空容器1，其中中性原子束在粒子偏离电极3的作用下与带电粒子分离，并在粒子准直口4的限定作用下沿与速度切割器5缺口平行方向进入速度切割器5内，此时通过控制系统8调节速度切割器5的转速和相位筛选粒子能量，保证具有设定能量a的原子氧束通过速度切割器5，经筛选后的粒子在抽气系统7的作用下减少了与真空容器1内残余低能粒子的撞击，保持原来飞行方向进入质谱仪10，从而实现粒子成份及强度的测定。通过反复调节速度切割器5的转速和相位，就能获得能量分别为b、c、d……的原子氧束流的强度，从而得到固定位置处原子氧束流能量分布曲线(参见图2)。再通过控制系统8调节二维移动机构6的运动，从而改变速度切割器5的位置，就可以得到原子氧辐照面积内不同位置处的能量。
尽管上文对本发明的具体实施方式给予了详细描述和说明，但是应该指明的是，我们可以依据本发明的构想对上述实施方式进行各种等效改变和修改，其所产生的功能作用仍未超出说明书及附图所涵盖的精神时，均应在本发明的保护范围之内。
Claims (1)
1.一种地面模拟设备中原子氧束流能量测试系统，包括用于提供真空环境的真空容器，原子氧束流输入窗口、粒子偏离电极、粒子准直口、速度切割器、二维移动机构、抽气系统、控制系统、气体过滤系统和用于粒子成分诊断的质谱仪，真空容器一侧壁上设置有原子氧束流输入的输入窗口，输入窗口相对的真空容器另一侧壁上设置有质谱仪，原子氧束流经输入窗口附近设置的粒子偏离电极作用偏转原子氧束流中的带电粒子，并通过粒子准直口限定原子氧束流的飞行方向，原子氧束流的飞行方向上设置有速度切割器以对原子氧束流能量进行筛选，速度切割器支撑在二维移动机构上并随其进行二维运动，速度切割器由控制系统控制其转速、相位，二维移动机构由控制系统控制其运动；真空容器还设置有抽气系统和去除残余低能粒子的气体过滤系统，其中，真空容器用于提供10-2～10-5Pa的真空环境。
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