资源描述：
《keV质子辐照KaptonAl的能量传输过程》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第31卷第1期高能物理与核物理Vol.31,No.12007年1月HIGHENERGYPHYSICSANDNUCLEARPHYSICSJan.,2007keV质子辐照Kapton/Al的能量传输过程*1)李瑞琦李春东何世禹邸明伟杨德庄(哈尔滨工业大学空间材料与环境工程重点实验室哈尔滨150001)摘要采用TRIM和SRIM2003软件模拟计算了10
2、300keV能量区间质子辐照Kapton/Al的能量传输过程.依据模拟结果选取了辐照能量参数,在室温真空条件下,采用空间综合辐照设备对Kapton/Al进行了质子辐照.借助于表面红外光谱技术,对Kapton的重要官能
3、团特征峰做了定量分析,通过特征峰处吸光度的变化得到了典型分子键的损伤截面.平均损伤截面和电子能损的强烈依赖关系及TRIM计算结果一致说明keV质子辐照Kapton/Al的辐照损伤主要来自电子能损效应.太阳吸收比的变化趋势和模拟结果都表明在入射能量80keV附近,质子辐照Kapton/Al的辐照效应最大.关键词质子辐照Kapton/Al能量传输能损[8
4、10]1引言GeV能区的重离子辐照效应已有一些研究,但低能离子在有机聚合物或复合多层介质方面的研究还比Kapton/Al(AluminizedKapton¯lm)是在聚酰亚较少,本文旨在研究keV质子对Kapton
5、/Al的辐照效胺(PI)薄膜上真空镀铝得到的一类热控涂层材料,被应,以揭示电子能损过程在微观结构及宏观物理特性广泛应用于航天器的内、外表面,对维持航天器正常变化过程中所起的作用.[1,2]的热制度起到十分重要的作用.航天器在轨服役过程中,表面材料要经受太阳电磁射线、电子及质子2材料及研究方法等带电粒子、原子氧、微流星及空间轨道碎片、高真空以及大范围循环波动的热载荷等各种苛刻的空间环2.1试验材料、设备及分析测试方法[3]境因素的直接作用.地球轨道空间辐射粒子,尤其高份额的质子辐照是造成Kapton/Al热控涂层性能损试样材料为Kapton/Al柔性第二表面镜.其
6、具伤的主要原因之一.Kapton/Al光学性能的退化可使体结构为:在30¹m厚Kapton薄膜表面真空气相沉积航天器原有的热平衡遭到破坏,造成航天器的可靠性100nm厚铝质反光层及SiOx防护膜组成的3层结构复[4]合材料,Kapton薄膜一侧向外作为其工作表面.下降,工作寿命降低等严重后果.长期以来有关空间质子环境对热控材料的研究主要集中在能量1MeV质子辐照试验在本实验室的空间综合辐照模拟设[5
7、7]备上进行,该设备可以同时或分别模拟高真空、冷黑以上的高能质子上.但从地球辐射带内的质子分布能谱可以看出,在地球辐射带中质子的通量随能量环境、太阳电磁辐照、真空紫
8、外辐照、电子及质子的降低而增加,能量小于300keV的质子最大通量可达辐照等空间环境因素.反射光谱测量在Lambda950108/(cm2/s),因其能量相对集中和粒子数量巨大,所Perkin-ElmerUV-VIS-NIR谱仪上进行.傅里叶转换以对热控材料的长期辐照效应不可忽视.同时,离子红外光谱(FTIR)测量在BRUKER-VECTOR22上完辐照作用机理的研究已引起广泛的研究兴趣,MeV和成.试样辐照前后太阳辐射能吸收比的变化依据文献2006{02{19收稿*国家自然科学基金(50431020)资助1)E-mail:Leerq@sina.com114
9、1
10、18第1期李瑞琦等：keV质子辐照Kapton/Al的能量传输过程115[11]计算,Kapton/Al地面模拟试验重点考察的能量范围.依据¸Z2¸Z2以上模拟结果选取辐照能量为50,70,80,90,110keV,½¸0I¸d¸¡½¸iI¸d¸这一能量范围的辐照过程会观察到显著的损伤效应,¸1¸1且质子能量损耗将在Kapton薄膜层内完成(质子射程¢as=asi¡as0=Rs0¡Rsi=;¸Z2小于4¹m,Kapton薄膜厚30¹m).I¸d¸根据美国国家航空和宇航局辐射带模型AP8及¸1等效区间原则确定质子辐照通量J=5£1011cm¡2s¡1,(1)141
11、515质子累积辐照量分别为5£10,1£10,3£10,其中as0,asi分别是辐照前后涂层的太阳吸收比;Rs0,1516¡25£10和1£10cm,最高累积辐照量相当于地球Rsi分别是辐照前后涂层的积分反射系数;I¸是光谱辐射带内约7年的辐照剂量.强度;½¸0,½¸i分别是辐照前后涂层的光谱反射系数.2.2试验方案设计空间辐照地面模拟试验的关键是实现空间辐照环境效应的等效模拟.为保证地面模拟试验的等效性,应使试样温度及真空度在辐照试验过程中保持与实际在轨服役相当,所以设计试验过程中样品温度为¡5300K,试验设备内真空度10Pa.在应用单能量粒子束代替空间实际
12、粒子连续能谱进行试验时,
