研究污染物影響材料或元件抗激光損傷能力的裝置和方法制造方法及圖紙

本申請公開了一種研究污染物影響材料或元件抗激光損傷能力的裝置和方法，該裝置包括位于密封腔外的激光源、能量分析器、真空系統(tǒng)和保護(hù)氣體供應(yīng)裝置，位于密封腔內(nèi)的污染源支架、污染源溫控裝置、污染源、污染成分實(shí)時監(jiān)測系統(tǒng)、拍照系統(tǒng)、航天器敏感材料或元件的樣品、污染源溫控裝置、樣品臺，以及位于密封腔上的玻璃窗口，所述玻璃窗口能夠使所述激光源發(fā)射的激光入射到所述密封腔內(nèi)并被所述航天器敏感材料或元件的樣品接收。利用本申請能夠準(zhǔn)確評價對航天器長期服役后期的空間密封激光系統(tǒng)污染物的產(chǎn)生對空間激光系統(tǒng)的抗激光損傷能力的影響。能力的影響。能力的影響。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
研究污染物影響材料或元件抗激光損傷能力的裝置和方法


[0001]本申請涉及航天器空間環(huán)境效應(yīng)試驗(yàn)
，特別涉及研究污染物影響材料或元件抗激光損傷能力的裝置和方法。

技術(shù)介紹

[0002]航天器在軌服役過程中，空間中存在的污染分子會對航天器搭載的設(shè)備系統(tǒng)產(chǎn)生不良影響，如對激光系統(tǒng)的光學(xué)性能產(chǎn)生影響。為避免空間污染分子對航天器激光系統(tǒng)的影響，通常需要將激光系統(tǒng)置于一定溫度下的常壓密封環(huán)境中。然而，密封空間內(nèi)的激光系統(tǒng)在軌運(yùn)行過程中，激光系統(tǒng)的某些支撐結(jié)構(gòu)和光學(xué)元件表面會沉積污染物。
[0003]污染物通常來自兩方面，一方面密封空間內(nèi)的光學(xué)元件會發(fā)生其自身的物理吸附和化學(xué)吸附物質(zhì)解析，形成污染源；另一方面，受外加環(huán)境的作用，尤其是能量粒子或光子的作用，航天材料尤其是有機(jī)航天材料將會發(fā)生分子結(jié)構(gòu)的斷裂，進(jìn)而釋放小分子，這些小分子將會在附近的材料表面沉積。當(dāng)空間激光作用時，造成污染物的再蒸發(fā)、引起污染物的固化、以及污染物成為熱的吸收源，導(dǎo)致航天材料或元件的抗激光損傷能力的下降。
[0004]目前，對于密封空間內(nèi)污染源可能對航天器激光系統(tǒng)造成的影響，還缺乏相關(guān)研究，停留在初級階段，例如，中國專利申請CN114970632A中將多脈沖激光作為污染物的清除方法，中國專利申請CN113758561B和CN113758947B中對航天器在軌服役過程中的紫外光子引起的污染增強(qiáng)效應(yīng)和能量粒子在航天器艙內(nèi)由電離總劑量誘導(dǎo)的污染試驗(yàn)進(jìn)行了研究。但相關(guān)研究均是考慮污染量的增加原因和試驗(yàn)方法，而對于面向未來航天器長期在軌服役狀態(tài)下，污染物對航天器抗激光損傷能力的影響，并未考慮，有待持續(xù)研究。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

[0005]針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題，本申請?zhí)岢隽艘环N研究污染物影響材料或元件抗激光損傷能力的裝置和方法，能夠解決至少一種技術(shù)問題。
[0006]本申請?zhí)岢龅难芯课廴疚镉绊懖牧匣蛟辜す鈸p傷能力的裝置包括：位于密封腔外的激光源、能量分析器、真空系統(tǒng)和保護(hù)氣體供應(yīng)裝置，位于所述密封腔內(nèi)的污染源支架、污染源溫控裝置、污染源、污染成分實(shí)時監(jiān)測系統(tǒng)、拍照系統(tǒng)、航天器敏感材料或元件的樣品、樣品臺，以及位于所述密封腔上的玻璃窗口，所述玻璃窗口能夠使所述激光源發(fā)射的激光入射到所述密封腔內(nèi)并被所述航天器敏感材料或元件的樣品接收；在所述激光源與所述玻璃窗口的中心連接線上設(shè)有分光鏡，所述分光鏡能夠使所述激光源發(fā)射的激光按一定比例入射到所述能量分析器內(nèi)；所述樣品臺上設(shè)有樣品溫控裝置，所述航天器敏感材料或元件的樣品和所述污染沉積監(jiān)測裝置位于所述樣品溫控裝置上，所述樣品溫控裝置能夠調(diào)節(jié)所述航天器敏感材料或元件的樣品和所述污染沉積監(jiān)測裝置的溫度為太空服役環(huán)境溫度；所述污染源位于所述污染源溫控裝置上，所述污染源溫控裝置能夠調(diào)節(jié)所述污染源的溫度使污染源受熱出氣；所述拍照系統(tǒng)能夠記錄所述激光源發(fā)射的激光入射到所述航天器敏感材料或元件的樣品表面的濺射過程和拍攝樣品的形貌；所
述真空系統(tǒng)能夠使所述密封腔內(nèi)保持真空環(huán)境；所述保護(hù)氣體供應(yīng)裝置能夠?yàn)樗雒芊馇惶峁崈艨諝饣虻獨(dú)猓顾雒芊馇粌?nèi)的壓力小于當(dāng)?shù)卮髿鈮毫Α?br/>[0007]可選的，還包括測試與控制系統(tǒng)，用于控制所述激光源、所述能量分析器、所述真空系統(tǒng)、所述保護(hù)氣體供應(yīng)裝置、所述污染源溫控裝置、所述污染成分實(shí)時監(jiān)測系統(tǒng)、所述拍照系統(tǒng)、所述樣品溫控裝置、所述污染源溫控裝置和所述污染沉積監(jiān)測裝置的工作狀態(tài)。
[0008]可選的，所述污染源包括丁腈橡膠密封圈、氫化丁腈橡膠密封圈、硅橡膠密封圈和氟素橡膠密封圈的一種或多種；所述航天器敏感材料或元件的樣品包括增透膜、高反膜、濾光片中的一種或多種。
[0009]可選的，所述污染源溫控裝置和所述樣品溫控裝置均由高溫控制部件和低溫控制部件組成，其中所述高溫控制部件使用電加熱絲，所述低溫控制部件使用液氮或浴油，溫度范圍為
?
80℃～+120℃。
[0010]可選的，所述激光源包括1064nm脈沖激光、532 nm脈沖激光、355 nm脈沖光源、1.0μm～1.1μm的連續(xù)光源中的一種。
[0011]本申請?zhí)岢龅难芯课廴疚镉绊懖牧匣蛟辜す鈸p傷能力的方法，其基于研究污染物影響材料或元件抗激光損傷能力的方法，所述方法包括：確定航天器敏感材料或元件在軌服役環(huán)境及試驗(yàn)參數(shù)；確定常壓密封環(huán)境下航天器敏感材料或元件抗激光損傷能力；確定常壓密封污染環(huán)境下航天器敏感材料或元件抗激光損傷能力；得到常壓密封下污染環(huán)境對航天器材料或元件的抗激光損傷能力的影響。
[0012]可選的，所述在軌服役環(huán)境包括污染源溫度和航天器敏感材料或元件的樣品溫度；所述試驗(yàn)參數(shù)包括污染源的質(zhì)量與密封腔的體積比和密封腔內(nèi)的氣體壓力。
[0013]可選的，所述污染源溫度保持在50
±
2℃、72
±
1h及以上，或70
±
2℃、24h及以上；所述航天器敏感材料或元件的樣品溫度與太空服役環(huán)境溫度相同；所述污染源的質(zhì)量與密封腔的體積比與太空激光系統(tǒng)相同；所述密封腔內(nèi)的氣體壓力比當(dāng)?shù)卮髿鈮毫Φ?5kPa及以上。
[0014]可選的，所述確定常壓密封環(huán)境下航天器敏感材料或元件抗激光損傷能力包括：關(guān)閉密封腔，使用真空系統(tǒng)抽真空至0.1Pa以下，使用保護(hù)氣體供應(yīng)裝置向密封腔供應(yīng)純凈空氣或氮?dú)庵?個當(dāng)?shù)卮髿鈮毫Γ貜?fù)3次，最后保持密封腔內(nèi)壓力小于當(dāng)?shù)卮髿鈮毫?5kPa及以上；啟動污染成分實(shí)時監(jiān)測系統(tǒng)和污染沉積監(jiān)測裝置，使用溫控裝置保持航天器敏感材料或元件的樣品和污染沉積量監(jiān)測裝置的溫度為太空服役環(huán)境溫度，調(diào)整激光源發(fā)射的激光的波長和入射能量，并通過分束鏡分束，使用能量分析器對激光能量進(jìn)行監(jiān)測；使用拍照系統(tǒng)進(jìn)行激光損傷航天器敏感材料或元件的樣品的實(shí)時監(jiān)測，通過調(diào)整激光源發(fā)射的脈沖激光的能量或者連續(xù)激光的作用時間，得到航天器敏感材料或元件的樣品的抗激光損傷能力；其中，以損傷閾值或激光能量與作用時間來表示航天器敏感材料或元件的樣品的抗激光損傷能力。
[0015]可選的，所述確定常壓密封下污染環(huán)境對航天器敏感材料或元件的抗激光損傷能力的影響包括：關(guān)閉密封腔，使用真空系統(tǒng)抽真空至0.1Pa以下，使用保護(hù)氣體供應(yīng)裝置向密封腔
供應(yīng)純凈空氣或氮?dú)庵?個當(dāng)?shù)卮髿鈮毫Γ貜?fù)3次，最后保持密封腔內(nèi)壓力小于當(dāng)?shù)卮髿鈮毫?5kPa及以上；啟動污染成分實(shí)時監(jiān)測系統(tǒng)和污染沉積監(jiān)測裝置，使用溫控裝置保持航天器敏感材料或元件的樣品和污染沉積量監(jiān)測裝置的溫度為太空服役環(huán)境溫度；將污染源放置在污染源支架上，使用污染源溫控裝置調(diào)節(jié)污染源的溫度至50
±
2℃或70
±
2℃以使污染源出氣，待出氣時間達(dá)到50
±
2℃下72
±
1h及以上或在70
±
2℃下24h及以上；控制激光源發(fā)射激光，并通過分束鏡將激光分束，使用能量分析器對激光能量進(jìn)行監(jiān)測，使用拍照系統(tǒng)進(jìn)行激光損傷航天器敏感材料或元件的樣品的實(shí)時監(jiān)測，通過調(diào)整激光源發(fā)射的激光的能量或者連續(xù)激光本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】

【技術(shù)特征摘要】
1.一種研究污染物影響材料或元件抗激光損傷能力的裝置，其特征在于，包括位于密封腔外的激光源、能量分析器、真空系統(tǒng)和保護(hù)氣體供應(yīng)裝置，位于所述密封腔內(nèi)的污染源支架、污染源溫控裝置、污染源、污染成分實(shí)時監(jiān)測系統(tǒng)、拍照系統(tǒng)、航天器敏感材料或元件的樣品、樣品臺，以及位于所述密封腔上的玻璃窗口，所述玻璃窗口能夠使所述激光源發(fā)射的激光入射到所述密封腔內(nèi)并被所述航天器敏感材料或元件的樣品接收；在所述激光源與所述玻璃窗口的中心連接線上設(shè)有分光鏡，所述分光鏡能夠使所述激光源發(fā)射的激光按一定比例入射到所述能量分析器內(nèi)；所述樣品臺上設(shè)有樣品溫控裝置，所述航天器敏感材料或元件的樣品和污染沉積監(jiān)測裝置位于所述樣品溫控裝置上，所述樣品溫控裝置能夠調(diào)節(jié)所述航天器敏感材料或元件的樣品和所述污染沉積監(jiān)測裝置的溫度為太空服役環(huán)境溫度；所述污染源位于所述污染源溫控裝置上，所述污染源溫控裝置能夠調(diào)節(jié)所述污染源的溫度使污染源受熱出氣；所述拍照系統(tǒng)能夠記錄所述激光源發(fā)射的激光入射到所述航天器敏感材料或元件的樣品表面的濺射過程和拍攝樣品的形貌；所述真空系統(tǒng)能夠使所述密封腔內(nèi)保持真空環(huán)境；所述保護(hù)氣體供應(yīng)裝置能夠?yàn)樗雒芊馇惶峁崈艨諝饣虻獨(dú)猓顾雒芊馇粌?nèi)的壓力小于當(dāng)?shù)卮髿鈮毫Α?.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，還包括測試與控制系統(tǒng)，用于控制所述激光源、所述能量分析器、所述真空系統(tǒng)、所述保護(hù)氣體供應(yīng)裝置、所述污染源溫控裝置、所述污染成分實(shí)時監(jiān)測系統(tǒng)、所述拍照系統(tǒng)、所述樣品溫控裝置、所述污染源溫控裝置和所述污染沉積監(jiān)測裝置的工作狀態(tài)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述污染源包括丁腈橡膠密封圈、氫化丁腈橡膠密封圈、硅橡膠密封圈和氟素橡膠密封圈的一種或多種；所述航天器敏感材料或元件的樣品包括增透膜、高反膜、濾光片中的一種或多種。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述污染源溫控裝置和所述樣品溫控裝置均由高溫控制部件和低溫控制部件組成，其中所述高溫控制部件使用電加熱絲，所述低溫控制部件使用液氮或浴油，溫度范圍為
?
80℃～+120℃。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述激光源包括1064nm脈沖光源、532nm脈沖光源、355nm脈沖光源、1.0μm～1.1μm的連續(xù)光源中的一種。6.一種研究污染物影響材料或元件抗激光損傷能力的方法，其特征在于，其基于權(quán)利要求1
?
5中任一項(xiàng)所述的研究污染物影響材料或元件抗激光損傷能力的裝置，所述方法包括：確定航天器敏感材料或元件在軌服役環(huán)境及試驗(yàn)參數(shù)；確定常壓密封環(huán)境下航天器敏感材料或元件抗激光損傷能力；確定常壓密封污染環(huán)境下航天器敏感材料或元件抗激光損傷能力；得到常壓密封下污染環(huán)境對航天器材料或元件的抗激光損傷能力的影響。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述在軌服役環(huán)境包括污染源溫度和航天器敏感材料或元件的樣品溫度；所述試驗(yàn)參數(shù)包括污染源的質(zhì)量與密封腔的體積比和密封腔內(nèi)的氣體壓力。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述污染源溫度保持在50
±
2℃、72
±
1h及以上，或...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：王月，沈自才，歐陽曉平，姜丙凱，鮑子臻，曹志強(qiáng)，李子平，
申請(專利權(quán))人：北京天工科儀空間技術(shù)有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：