CN203786224U

CN203786224U - 一种模拟深空环境中电子器件实验的装置

Info

Publication number: CN203786224U
Application number: CN201420154464.3U
Authority: CN
Inventors: 曹江利; 李云双; 姚文清; 严楷
Original assignee: University of Science and Technology Beijing USTB
Current assignee: University of Science and Technology Beijing USTB
Priority date: 2014-04-01
Filing date: 2014-04-01
Publication date: 2014-08-20
Anticipated expiration: 2024-04-01

Abstract

本实用新型涉及了一种用于深空环境中电子元器件实验的模拟装置，尤其涉及超高真空度的深空空间环境，包括真空控制系统、温度控制系统、直流电场控制系统、紫外线辐照控制系统以及气氛控制系统，本实用新型针对深空环境实现超高真空，真空度可达10-8Pa，氘灯波长范围为160~400nm，吻合深空环境紫外线参数，直流电场可控稳定，本实用新型能够更真实地模拟深空环境中电接触材料及器件工作时受到的单一或耦合作用影响。

Description

一种模拟深空环境中电子器件实验的装置

技术领域

本实用新型涉及了一种用于深空环境中电子元器件实验的模拟装置，尤其涉及超高真空度的深空空间环境。

背景技术

随着航天技术的高速发展，人类探索未知宇宙的领域已经从低地球轨道逐渐转向更为深邃的深空空间环境，航天器的电子元器件是航天器正常工作的重要保障。航天器进入并长期运作于深空空间环境中时，其电子元器件将不可避免地受到深空环境中辐照、温度、气氛已经工作电场等因素耦合作用，从而引起某些元器件的损伤，最终导致航天器的失效。因此需要建立一种模拟深空空间环境下电接触材料及电子元器件实验装置及实验评估方法，确保航天器件的可靠性，避免因航天器件的损伤而导致航天器的失效。

为了便于研究和开展深空环境下航天器的电接触材料及电子元器件的实验，现有的航天空间环境模拟装置主要是针对低地球轨道空间环境，常规模拟装置真空度一般约为10-4Pa，紫外辐照源多为普通紫外杀菌灯，波长范围可靠性低，且模拟技术复杂。本实用新型能够针对深空环境的超高真空，真空度可达10-8Pa，辐照源采用的氘灯波长范围为160~400nm，吻合深空环境紫外线辐照参数，并配有可控稳定直流电源，能够客观真实地反映在深空环境中各主要因素单一及耦合作用对电接触材料及器件性能的影响。

实用新型内容

为了客观真实地反映在深空空间环境中各主要因素对航天器电接触材料或器件单一及耦合作用的性能影响，本实用新型提供一种模拟深空环境中电子器件实验的装置。

一种模拟深空环境中电子器件实验的装置，包括一个真空腔体，所述真空腔体内部设有样品台，所述样品台设置有加热元件及固定元件，样品台固定在真空腔体侧壁的样品法兰口上；

所述真空腔体内部顶端设有氘灯，同时真空腔体顶部设有温度控制接口，真空腔体具有样品法兰口的一侧下部依次设有直流电场控制接口与气氛控制接口，真空腔体另一侧设有真空控制接口与真空规，底部设有真空管道；

其中温度控制接口依次连接加热变压器与温度控制显示器，直流电场控制接口连接直流电场控制器，气氛控制接口连接气氛瓶，真空控制接口依次连接分子泵与机械泵，真空管道连接由溅射离子泵和钛升华泵构成的组合泵；

所述加热元件为热电阻丝，固定元件为样品固定杆，所述样品固定杆上设置有金属卡片；

所述氘灯通过氘灯调整杆固定在真空腔体内部顶端上，氘灯电源通过导线连接在氘灯上，导线经由氘灯法兰接口连接在氘灯上，所述氘灯电源置于真空腔体外部；

所述加热变压器通过温控线路与测温线路两根线路连接在热电阻丝上；

所述直流电场控制器通过陶瓷封装导线连接在样品固定杆上；

所述气氛瓶通过气体管道连接在气氛控制接口上，在气体管道上设有气氛针阀；

所述在分子泵通过手动挡板阀连接在真空控制接口上；

所述真空腔体侧壁上还设有观察窗，所述观察窗与样品台高度一致。

与现有空间环境模拟器相比，本实用新型能够针对深空环境实现超高真空，真空度可达10-8Pa，氘灯波长范围为160~400nm，吻合深空环境紫外线参数，直流电场可控稳定，本实用新型能够更真实地模拟深空环境中电接触材料及器件工作时受到的单一或耦合作用影响。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为样品台平面局部剖视示意图；

图3为样品台侧剖视图。

图中标号：

1-真空腔体；2-氘灯固定调整杆；3-氘灯；4-样品台；5-进取样品法兰口；6-直流电场控制器；7-气氛针阀；8-气氛瓶；9-氘灯法兰接口；10-氘灯电源；11-加热变压器；12-温度控制显示器；13-手动挡板阀；14-分子泵；15-机械泵；16-观察窗；17-真空规；18-真空管道；19-组合泵；20-陶瓷封装导线；21-样品固定杆；22-测温线路；23-温控线路；24-热电阻丝；25-金属卡片；26-样品台陶瓷底片。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细描述。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

相反，本实用新型涵盖任何由权利要求定义的在本实用新型的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。进一步，为了使公众对本实用新型有更好的了解，在下文对本实用新型的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本实用新型。

如图1、2所示，本实用新型包括真空控制系统、温度控制系统、直流电场控制系统、紫外线辐照控制系统以及气氛控制系统；

上述五个控制系统均安装在真空腔体1上，真空腔体1内部设有样品台4，真空腔体1一侧设有样品法兰口5，所述样品台4连接固定在样品法兰口5上，所述样品台4上表面为样品台陶瓷底片26，样品台4内部设有热电阻丝24，所述样品台陶瓷底片26上表面固定有样品固定杆21，样品固定杆21固定有金属卡片25。在真空腔体1中部设有真空规17，所述真空规17通过CF35的法兰与真空腔体1扣合。真空腔体1还设有观察窗16，所述观察窗16与样品台4水平高度一致。适宜用户通过观察窗16观察。

真空控制系统包括分子泵14、机械泵15以及溅射离子泵和钛升华泵构成的组合泵19，其中分子泵14通过手动挡板阀13连接在真空腔体1另一侧的真空控制接口上，机械泵15连接在分子泵14上，所述组合泵19通过真空管道18固定在真空腔体1底端；

温度控制系统包括加热变压器11以及温度控制显示器12，温度控制显示器12经导线连接加热变压器11，加热变压器11通过稳定控制线路23连接热电阻丝24，同时加热变压器11还通过测温线路22连接热电阻丝24；所述控制线路23与测温线路22经真空腔体1上部的温度控制接口进入真空腔体1，并连接在热电阻丝24上。

直流电场控制系统包括直流电场控制器6以及陶瓷封装导线20，所述直流电场控制器6连接在真空腔体1设有样品法兰口5一侧的直流电场控制接口上，且直流电场控制器6通过陶瓷封装导线20连接样品固定杆21上，所述陶瓷封装导线20经直流电场控制接口进入真空腔体1，并连接在样品固定杆21上。

紫外线辐照控制系统包括氘灯3、氘灯固定调整杆2以及氘灯电源10，所述氘灯3通过氘灯固定调整杆2固定在真空腔体1内部顶端，氘灯电源10通过导线连接在氘灯3上，所述导线由氘灯法兰接口9进入真空腔体1并连接在氘灯3上，氘灯电源10设置在真空腔体1外部。

气氛控制系统包括气氛针阀7和气氛瓶8，所述气氛瓶8通过气体管道连接在真空腔体1下部的气氛控制接口，所述气氛针阀7设置在气体管道上。

本实用新型的具体操作过程如下：

1. 打开进去样品法兰接口5，在样品台4上放置试验样品后，拧紧进取样品法兰接口5。

2．打开手动挡板阀13，启动机械泵15、分子泵14，待真空规17显示真空腔体结构系统1内的真空度为10-5Pa左右，启动组合泵19。

3．启动氘灯控制电源10，对样品台4上的试样样品进行辐照模拟试验。通过氘灯控制电源10和氘灯固定调整杆2对紫外辐照强度进行调节。

4．对温度控制器12进行设定，再启动加热变压器11，从而对待测样品的温度进行调节并控制其作用时间。

5．启动直流电场器6，通过调节直流电流对待测样品的流通电流进行调节并控制其作用时间。

6．开启气氛瓶8开关，调节气氛针阀7控制真空腔体结构系统1内的气氛及含量。

7．关闭系统设备，由样品法兰口5取出样品。

8．对实验处理后的样品分别采用俄歇电子能谱、X射线光电子能谱、原子力显微镜、扫描电子显微镜等分析方法进行分析。

9．对深空环境单一或耦合作用处理后的样品进行实验评估。

本实用新型的深空环境模拟装置涵盖了深空环境中的超高真空环境、温度场环境、紫外线辐照环境、直流电场环境以及气氛环境，能够客观真实的反映出深空环境中单一或耦合作用影响，为开展在深空环境中的电接触材料及器件研究提供有益作用。

Claims

1.一种模拟深空环境中电子器件实验的装置，包括一个真空腔体（1），其特征在于，所述真空腔体（1）内部设有样品台（4），所述样品台（4）设置有加热元件及固定元件，样品台（4）固定在真空腔体（1）侧壁的样品法兰口（5）上；

所述真空腔体（1）内部顶端设有氘灯（3），同时真空腔体（1）顶部设有温度控制接口，真空腔体（1）具有样品法兰口（5）的一侧下部依次设有直流电场控制接口与气氛控制接口，真空腔体（1）另一侧设有真空控制接口与真空规（17），底部设有真空管道（18）；

其中温度控制接口依次连接加热变压器（11）与温度控制显示器（12），直流电场控制接口连接直流电场控制器（6），气氛控制接口连接气氛瓶（8），真空控制接口依次连接分子泵（14）与机械泵（15），真空管道（18）连接由溅射离子泵和钛升华泵构成的组合泵（19）。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述加热元件为热电阻丝（24），固定元件为样品固定杆（21），所述样品固定杆（21）上设置有金属卡片（25）。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述氘灯（3）通过氘灯调整杆（2）固定在真空腔体（1）内部顶端上，氘灯电源（10）通过导线连接在氘灯（3）上，导线经由氘灯法兰接口（9）连接在氘灯（3）上，所述氘灯电源（10）置于真空腔体外部。

4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述加热变压器（11）通过温控线路（23）与测温线路（22）两根线路连接在热电阻丝（24）上。

5.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述直流电场控制器（6）通过陶瓷封装导线（20）连接在样品固定杆（21）上。

6.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述气氛瓶（8）通过气体管道连接在气氛控制接口上，在气体管道上设有气氛针阀（7）。

7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述在分子泵（14）通过手动挡板阀（13）连接在真空控制接口上。

8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述真空腔体（1）侧壁上还设有观察窗（16），所述观察窗（16）与样品台（4）高度一致。