[发明专利]一种航天器用镀膜光学透镜电离辐射效应试验方法

说明书

技术领域

本发明涉及空间环境工程技术领域，具体涉及一种航天器用镀膜光学透镜电离辐射效应试验方法。

背景技术

在航天器使用的紫外/可见光相机、红外相机、激光雷达和辐射探测器等载荷中，为提高光学系统的透过能量和改进成像的质量，通常在所选取的基底材料基础上进行光学镀膜。

航天器在轨道中运行时，镀膜光学透镜受到轨道电子、质子、重离子等带电粒子的辐射，辐射产生的电离损伤会使透镜的光学性能下降，从而影响航天器的性能。在透镜在轨使用前，需要在地面开展电离辐射效应评价试验，模拟轨道带电粒子的辐射效应。目前采取的模拟方法，一为使用⁶⁰Coγ射线模拟透镜辐射效应，该方法选择⁶⁰Coγ射线的辐照剂量时没有考虑低能带电粒子对膜层的损伤，同时基底材料中的吸收剂量远大于在轨实际剂量；另一种方法是使用电子或质子辐照，由于电子或质子射程有限，该方法只能辐照膜层，不能考核基底材料的辐照损伤。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种航天器用镀膜光学透镜电离辐射效应试验方法，能够有效模拟镀膜光学透镜在轨带电粒子的辐射效应，可应用于航天器用镀膜光学透镜的辐射性能评价。

本发明的航天器用镀膜光学透镜电离辐射效应试验方法，包括如下步骤：

步骤1，在轨环境辐照剂量-沉积深度分布计算：根据给定轨道、任务寿命，选择相应的轨道粒子辐射模型，计算轨道粒子辐射剂量与粒子在镀膜光学透镜中沉积深度的关系曲线C；

步骤2，初步选择用于地面辐照试验的辐射源，包括电子和⁶⁰Coγ射线；

其中，所选电子的能量E为该能量E下的电子射程尽量等于镀膜光学透镜膜层厚度，所选电子的辐照注量为所述能量E的电子在膜层表面的剂量达到在轨剂量Q的70％，所述在轨剂量Q为关系曲线C中沉积深度为0时对应的轨道粒子辐射剂量；

所选⁶⁰Coγ射线的辐射剂量为⁶⁰Coγ射线在膜层表面的剂量达到所述在轨剂量Q的30％；

步骤3，分别采用步骤2选定的电子和⁶⁰Coγ射线对镀膜光学透镜进行辐照，获得电子辐照剂量与电子在镀膜光学透镜中沉积深度的关系曲线C1，以及⁶⁰Coγ射线辐照剂量与⁶⁰Coγ射线在镀膜光学透镜中沉积深度的关系曲线C2；

步骤4，将关系曲线C1和关系曲线C2叠加，并将叠加后的曲线C3与步骤1获得的关系曲线C进行对比，调节电子的辐照注量和⁶⁰Coγ射线辐照剂量，使叠加后的曲线C3与关系曲线C在膜层处尽量重合；

步骤5，采用步骤4最终确定的电子和⁶⁰Coγ射线进行地面辐照试验。

有益效果：

本发明综合考虑镀膜光学透镜膜层和基底材料的电离辐射效应，运用电子和⁶⁰Coγ射线分别对镀膜光学透镜进行辐照，然后将辐照结果进行叠加，模拟空间辐照在镀膜光学透镜中的辐照剂量-沉积深度分布，从而全面考核光学透镜的耐空间辐射能力。

由于电子在材料膜层中的沉积速率很快，选择射程尽可能接近膜层厚度的电子能量，使得电子尽可能沉积在膜层中。同时，由于膜层的辐射效应主要由轨道带电粒子中的低能部分贡献，其中电子占主要部分，电子辐照剂量为在轨膜表面剂量的70％。

考虑到低能带电粒子对膜层的损伤，本发明将⁶⁰Coγ射线的辐射剂量选择为⁶⁰Coγ射线在膜层表面的剂量为在轨剂量Q的30％，并非按照现有技术选择的膜层表面对应的在轨剂量，从而降低了低能带电粒子对膜层的损伤，由于⁶⁰Coγ射线辐照剂量的降低，同时也解决了基底材料中的吸收剂量远大于在轨实际剂量的问题。

附图说明

图1为K509玻璃基镀膜透镜地面与轨道辐照剂量—深度对比图。

具体实施方式

下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。

本发明提供了一种航天器用镀膜光学透镜电离辐射效应试验方法，综合考虑镀膜光学透镜膜层和基底材料的电离辐射效应，分别采用电子和⁶⁰Coγ射线进行辐照的方法来模拟空间辐照在透镜中的辐照剂量-沉积深度分布，从而有效模拟在轨空间电离辐射。具体步骤如下：

步骤1，在轨环境辐照剂量-沉积深度分布计算