[发明专利]一种宽温区可凝挥发物实时光谱测试装置和测试方法

说明书

本发明涉及红外光谱检测技术领域，特别是一种宽温区可凝挥发物实时光谱测试装置，由测试模块、真空模块、温控模块和光谱仪构成；测试模块由包含测试仓、可置换的标准测试镜片和载物台。在测试仓相对的两个侧壁上，对称安装有两片红外透视窗口。真空模块包含真空内腔和真空系统；真空内腔隔热安装在测试仓内，与真空系统连接。载物台和标准测试镜片安装在真空内腔里。温控模块包含制冷系统和温控系统，分别连接到标准测试镜片和载物台。光谱仪用于检测标准测试镜片上的可凝挥发物的红外光谱特性。本发明还包含利用光谱测试装置进行测试的方法。本发明可测量材料在不同温度下释放的挥发物在不同冷凝温度的连续数据以及挥发的时间与冷凝的时间关系。

技术领域

本发明涉及红外光谱检测技术领域，特别是一种宽温区可凝挥发物实时光谱测试装置和测试方法。

背景技术

航天有效载荷运行的外太空空间为真空环境，从低轨的10^-4Pa到地球同步轨道10^-11Pa，对于更远轨道载荷运行的环境真空度更低。非金属材料在高真空环境下会释放出有机分子，精密的光学遥感器工作环境常处于低温甚至到100K。高温释放出的分子在低温区会发生冷凝现象，这种现象称为分子污染，材料在真空环境下放出的分子污染是空间污染的主要来源之一。分子污染沉积造成的光学性能退化有多方面的后果，主要影响热控表面、光学表面、太阳电池的工作性能。分子污染物沉积于热控表面，会影响其表面的发射率和吸收率，进而影响卫星温控系统的工作严重时会造成卫星某些部件失效。对于光学表面，分子污染会使反射镜反射率或者透镜的透过率降低，信号强度减小，信噪比下降，严重影响光学载荷的性能，甚至造成整个航天仪器设备的失效。

现有傅里叶变换红外光谱仪只能针对常温样品的红外光谱检测，无法实现在线冷凝研究。因此需要这套装置实现材料在不同温度下释放的挥发物在不同冷凝温度的连续数据以及挥发时间与冷凝时间的数据关系。

发明内容

本发明的目的在于提供一种宽温区可凝挥发物实时光谱测试装置，主要解决上述现有技术存在的问题，实现不同温度下实时测量有机材料释放的挥发物在不同冷凝温度的光谱特性。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是提供一种宽温区可凝挥发物实时光谱测试装置，其特征在于，由测试模块、真空模块、温控模块和FTIR 光谱仪构成；所述测试模块由包含测试仓、可置换的标准测试镜片和载物台；所述真空模块包含真空内腔和真空系统；所述真空内腔隔热安装在所述测试仓内，通过安装在所述测试仓的舱壁上的真空系统接口与位于所述测试仓外的所述真空系统连接；所述载物台水平安装在所述真空内腔里；所述标准测试镜片竖直安装在所述真空内腔里；

所述温控模块包含制冷系统和温控系统；所述制冷系统通过安装在所述测试仓的舱壁上的制冷系统接口连接到所述标准测试镜片；所述温控系统通过安装在所述测试仓的舱壁上的温控系统接口连接到所述载物台；

所述FTIR光谱仪用于检测所述标准测试镜片上的可凝挥发物的红外光谱特性，得到光谱测试的结果；

在所述测试仓相对的两个侧壁上，还对称安装有两片红外透视窗口；所述红外透视窗口的几何中心与所述FTIR光谱仪的通光口等高，并且调节所述标准测试镜片高度，使得同时穿过两个所述红外透视窗口的光线也穿过所述标准测试镜片。

进一步地，所述红外透视窗口采用的红外光学材料是硒化锌、硫化铟、砷化镓或硫化镉。

进一步地，所述温控系统包含加热片和测温电阻；所述测温电阻采集所述载物台的温度并反馈给所述加热片，调节所述载物台的温度。

进一步地，所述温控系统的温度调节范围是20℃至200℃。

进一步地，所述真空系统采用分子泵或者离子泵对所述真空内腔抽真空。

进一步地，所述真空内腔的真空度低于10^-4Pa。