[发明专利]空间紫外辐照试验装置

说明书

技术领域

本发明涉及空间环境试验技术领域，特别是指一种空间紫外辐照试验装置。

背景技术

空间环境下，由太阳产生的真空紫外可引起相关涂层材料光学性能、力学性能和化学性能的退化。紫外辐射的波长为115-400nm。空间紫外辐照试验就是在地面模拟真空环境下的空间紫外辐照。试验的紫外辐照强度一般为太阳真空紫外辐照强度的5-10倍，并要求在试验过程中保持恒定。空间紫外辐照试验一般会持续进行2-3个月，根据试验对象和试验要求的不同试验时间略微有变化。

美国NASA、欧洲ESA均已经建立了用来进行航天器材料空间紫外辐照试验的设备，得到了多种材料空间紫外辐照条件下的性能退化曲线，为航天器热控设计和结构设计起到了重要支撑作用。国内相关研究机构在紫外辐照领域也进行了一些探索性研究，但没有形成成熟稳定的试验设备和系统，主要缺陷如下：1)不具备110-400nm波长范围内的紫外辐照试验能力，只能进行200nm以上的近紫外辐照试验；2)使用汞灯光源，紫外辐照强度不可控；3)一般采用太阳能电池片作为辐照强度探测装置，未采用高精度辐照强度传感器，试验精度低；4)一般不具备低温热沉系统，空间环境模拟不充分。

发明内容

本发明提供一种空间紫外辐照试验装置，解决当前空间紫外辐照试验不可控、精度低，只能提供200nm波长以上紫外辐照问题，从而提高试验精度。

为解决上述技术问题，本发明的实施例提供一种空间紫外辐照试验装置，包括机械结构单元，所述机械结构单元包括相互连接的真空室、管路、机械泵、罗茨泵、分子泵、真空泵、制冷机、水冷机、恒温水冷机，还包括辐照单元，所述辐照单元包括氙灯、氙灯电源、氘灯、氘灯电源、石英玻璃；所述真空室一侧设有氘灯法兰盘和氙灯法兰盘，所述氙灯通过氙灯法兰安装于氙灯法兰盘上，所述氙灯与氙灯电源电连接；所述氙灯法兰上安装有石英玻璃；所述氙灯通过氙灯法兰将紫外光垂直射入真空室内，所述氘灯通过氘灯法兰安装于氘灯法兰盘上，所述氘灯与氘灯电源连接；所述氘灯通过氘灯法兰将紫外光射入所述真空室内，所述氘灯法兰上连接真空泵。其中，石英玻璃厚度应大于10mm，对200-400nm波长的紫外光透过率不小于90％。

作为优选，所述真空室内设有移动导轨、样品台和热沉管路，所述样品台可水平、垂直移动安装于移动导轨上，以调节样品台与氙灯、氘灯的位置关系，所述热沉管路通过管路与制冷机相连通组成真空低温热沉，最低温度可达-70℃，表面发射率大于0.92。所述真空室内还可增设有真空计，真空计可测量真空室的真空度，从而控制真空室的真空度可达1.3×10^-3Pa以下。真空室内部应尽量使用金属材料，以避免紫外光对非金属材料辐照产生的挥发物污染试验样品。

作为优选，所述氘灯和氙灯将紫外线照射至样品台上，氙灯发光光谱可从190nm波长开始，电功率应大于1000W，光功率大于100W；氙灯配有匀光装置，在100mm×100mm的辐照区域内，其辐照强度不均匀性小于15％，氘灯发光光谱可从110nm开始至200nm截止，其电功率应不小于200W。

作为优选，所述样品台为紫铜板，所述样品台下表面绕接有铜管，所述铜管与恒温水冷机相连接。

作为优选，还包括控制柜，所述控制柜内安装有控制与数据采集单元，所述控制与采集数据单元包括固定于样品台上的测温单元、紫外传感器A、紫外传感器B以及用于控制氘灯的氘灯控制器、用于控制氙灯的氙灯控制器、用于采集测温单元、紫外传感器A、紫外传感器B检测到的数据的数据采集器、通过接收数据采集器采集的数据发出控制指令的控制计算机，所述氘灯电源通过所述氘灯控制器与所述控制计算机连接，所述氙灯电源通过所述氙灯控制器与所述控制计算机连接。可实时监测样品台温度；通过控制与采集数据单元可将样品台温度控制在20±6℃，温控精度为1℃。其中紫外传感器A可探测200-400nm波长范围内的紫外强度；紫外传感器B可探测110-200nm波长范围内的紫外强度；紫外传感器A、紫外传感器B均与控制计算机连接。氘灯电源通过氘灯控制器与控制计算机连接，氙灯电源通过氙灯控制器与控制计算机连接；氙灯控制器利用闭环反馈控制原理，通过紫外传感器A和氙灯电源控制、调节氙灯射出的200-400nm波段范围内紫外辐照强度，可使辐照强度值恒定，误差不大于5％。控制与数据采集单元能实现装置的自动化管理，包括试验数据自动记录、保存、查询，自动报警和无人值守的功能。

作为优选，所述真空室一侧还设有氮气入口阀和备用的接插件接口法兰盘。