CN105987889A - 用于卫星金属材料光电子发射的测量装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

一种卫星金属表面的光电子发射的测量装置，包括：紫外光源、真空罐、转台、电流检测仪和控制台，其中紫外光源用来输出测量过程所需要的不同波段和强度的紫外光；真空罐为测试提供真空腔体空间，且紫外光源与真空罐壁相连接；转台安装于真空罐的底部，用于为待测金属样品和光束提供适当的配合位置；电流检测仪用于检测在光照下，卫星表面发射光电子流与入射粒子电荷流的叠加电流；控制台用于对紫外光源、电流检测仪进行数据采集，并控制电流检测仪的电位，电流检测仪控制待测金属样品的电位。

Description

用于卫星金属材料光电子发射的测量装置及其使用方法

技术领域

本发明涉及空间辐射防护评估领域，尤其涉及一种利用光源开展卫星表面金属材料受到光照射以后的光电子发射的测量装置及其使用方法。

背景技术

卫星表面由于空间等离子体的附着作用，会形成类似地面静电带电的表面充电，表面充电会造成卫星与空间环境之间存在电位差，此即卫星表面的悬浮电位。当卫星表面与空间环境之间出现过大的电位差时，在静止轨道卫星上可以造成负2万伏的高压，这样的高压会造成卫星表面与空间环境之间或者卫星表面不同部分之间出现放电现象(即如地面的静电放电)或者造成卫星的仪器测量不准。静电放电会释放出来电流脉冲、电磁脉冲及热脉冲，电流脉冲和电磁脉冲都会直接或间接耦合进卫星的电子学系统，干扰甚至伤害卫星安全。

卫星表面充电的恶劣程度除了与空间环境相关以外，还与卫星的自身息息相关。由于空间环境中造成卫星表面充电的环境因素包括太阳光的照射，太阳光通过照射卫星表面而发射光电子，而光电子的发射可以降低低能粒子中的低能电子的碰撞效益，从而改善卫星表面的充电程度。因此，选择具有适当的光电子发射率的材料用于卫星表面防护是改善卫星表面充电的手段之一，因此，对于金属材料表面的光电子发射的测量是卫星表面充电防护过程的重要环节。

发明内容

本发明的目的在于，为解决现有的卫星表面充电防护的材料表面的光电子发射的测量问题，本发明提供一种卫星金属表面的光电子发射的测量装置，包括紫外光源、真空罐、转台、电流检测仪和控制台，其中紫外光源用来输出测量过程所需要的不同波段和强度的紫外光；真空罐为测试提供真空腔体空间，且紫外光源与真空罐壁相连接；转台安装于真空罐的底部，用于为待测金属样品和光束提供适当的配合位置；电流检测仪用于检测在光照下，卫星表面发射光电子流与入射粒子电荷流的叠加电流；控制台用于对紫外光源、电流检测仪进行数据采集，并控制电流检测仪的电位，电流检测仪控制待测金属样品的电位。

真空罐由不锈钢材料构成，真空罐为圆筒状。

所述真空转台为弱磁结构，转台安装有转台托盘，转台托盘可以安装待测金属样品。

所述待测金属样品与转台托盘间是绝缘的，其电位由电流检测仪控制，以便于电流检测仪可以检测其电流变化。

所述控制台可以为待测样品提供0至-1kV范围电位，电位误差小于10％，以便于可以降低测试误差。

所述真空罐的内部横截面积不小于10cm²，以便于安装开展测量所需的设备，内壁光滑，内表面不平整度小于1cm，以便于降低内壁的粒子散射。

所述转台和转台托盘可以在垂直方向转动，转动范围不小于90度，转动精度不低于5度，以便于尽可能的降低测量和试验的对准误差。

所述真空罐在试验时期应保持在10^-3Pa以上真空度，以降低残留气体对于光电子干扰。

根据本发明的另一方面，还提供了上述测试装置的使用方法，包括如下步骤：

步骤1，依据需要测量的紫外光的波长范围，设置紫外光的波长、强度I_p及待测金属样品与束流间的夹角；

步骤2，依据步骤1所设定的紫外光强，设置电流检测仪的电位及测量范围，以便于测量范围与粒子束流匹配；

步骤3，依据步骤1和步骤2中设置的数据，以及电流检测仪所采集的数据I_e，求出金属样品的光电子发生率Y＝I_e/I_p。

本发明的卫星金属表面的光电子发射的测量装置，可以为金属材料表面的光电子发射的测量提供一种简单、条件可行的测试方法。

附图说明

图1为本发明的金属表面的光电子发射的测量装置的结构示意图。

图2为根据本发明的光束与被测金属样品之间的几何关系的示意图。

图3为根据本发明的数据采集过程的电气示意图。

图4为本发明的金属表面光电子发射的测量装置的使用方法的流程图。

附图标记

1、紫外光源 2、待测金属样品 3、转台托盘

4、真空罐 5、转台 6、光束

7、电流检测仪 8、控制台

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的卫星金属表面的光电子发射的测量装置进行详细说明。

图1为本发明的金属表面的光电子发射的测量装置的结构示意图。如图1所示，该测量装置包括紫外光源1、真空罐4、转台5、电流检测仪7和控制台8。紫外光源1用来输出测试过程所需要的不同波段和强度的紫外光。真空罐4为测试过程提供真空腔体空间，且紫外光源1与真空罐4的侧壁相连接。优选地，真空罐4由不锈钢材料构成，且为圆筒状。转台5安装于真空罐4的底部，用于为待测金属样品2和光束6提供适当的配合位置。优选地，转台5为弱磁结构。根据一个实施例，转台5安装有转台托盘3，转台托盘3上可以安装待测金属样品2。电流检测仪7用于检测待测金属样品的入射粒子电流与光电子流的叠加电流。控制台8用于对紫外光源1和电流检测仪7进行数据采集，并控制待测金属样品2和电流检测仪7的电位。待测金属样品2与转台托盘3之间是绝缘的，其电位由电流检测仪7控制，以便于电流检测仪7检测其电流变化。

优选实施例中，控制台8可以为待测金属样品提供0至-1kV范围电位，电位误差小于1％，以便于降低测量误差。

优选实施例中，真空罐4的内部横截面积不小于100cm²，以便于安装开展测量所需的设备，且真空罐4的内壁光滑，内表面不平整度小于1mm，以便于降低内壁的粒子散射。

优选实施例中，转台5和转台托盘3可以在垂直方向转动，转动范围不小于90度，转动精度不低于5度，以便于尽可能地降低测量和试验的对准误差。

优选地，真空罐4在测量过程中应保持在10^-3Pa以上真空度，以降低残留气体对于光电子的干扰。

图2为根据本发明的光束与待测金属样品之间的几何关系的示意图。通过改变光束6与待测金属样品2之间的夹角可以获得相同能量、不同角度入射条件下的光电子发射的差异。

图3为根据本发明的数据采集过程的电气示意图，即紫外光源1、待测金属样品2、电流检测仪7及控制台8之间的电气关系。具体来说，控制台10收集紫外光源1的紫外光辐射通量；控制台10还控制电流检测仪7的电位并收集电流检测仪7的电流值；电流检测仪7控制待测金属样品2的电位。

图4为本发明的金属表面光电子发射的测量装置的使用方法的流程图，具体来说，包括以下步骤：

步骤1，依据需要测量的紫外光的波长范围，设置紫外光的波长和强度I_p及待测金属样品2与束流之间的夹角；

步骤2，依据步骤1所设定的紫外光的强度，设置电流检测仪7的电位及测量范围，以便于测量范围与光束流匹配；

步骤3，依据步骤1和步骤2中设置的数据，以及电流检测仪7所采集的数据I_e，求出待测金属样品2的光电子发射率Y＝I_e/I_p。

最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种卫星金属表面的光电子发射的测量装置，其特征在于包括：紫外光源、真空罐、转台、电流检测仪和控制台，其中紫外光源用来输出测量过程所需要的不同波段和强度的紫外光；真空罐为测试提供真空腔体空间，且紫外光源与真空罐壁相连接；转台安装于真空罐的底部，用于为待测金属样品和光束提供适当的配合位置；电流检测仪用于检测在光照下，卫星表面发射光电子流与入射粒子电荷流的叠加电流；控制台用于对紫外光源、电流检测仪进行数据采集，并控制电流检测仪的电位，电流检测仪控制待测金属样品的电位。

2.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于：真空罐由不锈钢材料制成，且真空罐为圆筒状。

3.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于：转台为弱磁结构。

4.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于：转台安装有转台托盘，转台托盘用于安装待测金属样品。

5.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于：待测金属样品与转台托盘间是绝缘的，其电位由电流检测仪控制。

6.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于：控制台为待测金属样品提供0至-1kV范围的电位，电位误差小于10％。

7.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于：真空罐的内部横截面积不小于10cm²，且内壁光滑，内表面不平整度小于1cm。

8.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于：转台和转台托盘可以在垂直方向转动，且转动范围不小于90度，转动精度不低于5度。

9.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于：真空罐在测量期间应保持在10^-3Pa以上的真空度。

10.一种使用权利要求1-9中的卫星金属表面的光电子发射的测量装置方法，包括如下步骤：

步骤1，依据需要测量的紫外光的波长范围，设置紫外光的波长、强度I_p及待测金属样品与束流间的夹角；

步骤2，依据步骤1所设定的紫外光强，设置电流检测仪的电位及测量范围，以便于测量范围与粒子束流匹配；

步骤3，依据步骤1和步骤2中设置的数据，以及电流检测仪所采集的数据I_e，求出金属样品的光电子发生率Y＝I_e/I_p。