[发明专利]一种星载超轻合金材料的电子辐射试验装置及方法

说明书

本发明提供一种星载超轻金属合金材料的电子辐射试验装置，包括电子加速器、法拉第筒、真空计以及束流积分仪，试验试件在常温常压下置于法拉第筒入射窗口位置，电子加速器加电子束流，法拉第筒接收并测量电子束流，法拉第筒需抽真空，其真空度≤0.5Pa，用真空计测量，束流积分仪用于读取数据。本发明同时提供一种采用上述装置来完成的超轻金属合金材料的电子辐射试验方法。本发明所提供的试验装置及方法，试验结果可为卫星空间带电粒子的屏蔽效果以及抗辐射加固提供参考数据。

技术领域

本发明涉及卫星用超轻合金金属材料空间辐射试验领域。

背景技术

对于中高轨及深空卫星，轻量化设计是卫星总体设计的关键技术之一。传统铝合金材料已不能满足目前航天发展的需求，在确保卫星总体任务的前提下，寻找重量轻、强度高的替代材料，并通过试验验证新材料的各项性能指标，成为当前急待解决的重要难题。镁锂(Mg-Li)合金作为当今最轻的金属材料，具有比强度、比刚度高，综合性能优异，是有效解决卫星型号轻量化需求的轻质金属材料。若将其应用到卫星上将显著提高卫星的性能。

对于集成度高、功能复杂的中高轨及深空卫星，发射重量限制严格的特点，为了减轻卫星重量，中高轨及深空卫星使用镁锂合金替代部分铝合金材料。镁锂合金材料具有比重轻的特点，可以有效的减轻卫星重量，但同时其对空间辐射的屏蔽能力也会相应的减弱。卫星所处的地球同步轨道空间辐射较低轨恶劣，因此卫星的抗辐照防护设计是制约卫星可靠性的重要因素。

目前在卫星工程运用中一般都采用等效密度法来计算材料等效铝材料的厚度，即根据材料与铝的比重来换算成等效厚度的铝。但该方法也存在较大的误差。为了得到较为精确的锂镁合金材料的屏蔽效果的数据需通过试验的方法获取。

发明内容

本发明主要针对卫星所用的镁锂合金电子辐照试验制定方案，提供一种超轻金属合金材料的电子辐射试验装置及方法，试验结果可为卫星空间带电粒子的屏蔽效果以及抗辐射加固提供参考数据。

本发明是按以下技术方案实现的：

一种星载超轻金属合金材料的电子辐射试验装置，包括电子加速器、法拉第筒、真空计以及束流积分仪，试验试件在常温常压下置于法拉第筒入射窗口位置，电子加速器加电子束流，法拉第筒接收并测量电子束流，法拉第筒需抽真空，其真空度≤0.5Pa，用真空计测量，束流积分仪用于读取数据。

电子加速器能量设置为1.1MeV和1.5MeV两种。

一种星载超轻金属合金材料的电子辐射试验方法，采用上述的装置来完成，包括如下：

步骤1：获得卫星参试超轻合金金属材料；

步骤2：将法拉第筒放置在加速器辐照射野中心，距电子加速器入射窗口一定距离处，抽真空至≤0.5Pa；

步骤3：记录试验温度、湿度；

步骤4：在电子加速器开机不加束流情况下，测量法拉第筒本底漏电流I_b；

步骤5：利用不同能量或注量率的电子进行电子辐照试验；

步骤6：按照试验工况要求的顺序和试件厚度顺序依次更换试件，测量透射率。

步骤5包括：

1)：在电子加速器开机加束流情况下，在法拉第筒入射窗上放置一试件，测量法拉第筒接收束流情况，考察辐射情况下法拉第筒漏电流I_b’，I_b’应与I_b近似；

2)：电子加速器能量分别设置为1.1MeV和1.5MeV，标称束流设为0.01mA，观察开机后束流积分仪读数稳定所需时间，连续测量三次，取平均值，此值为电子束穿过试件前的初始电子束注量率I₀；