[发明专利]一种紫外增强污染材料测量装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种紫外增强污染材料测量装置，属于空间应用技术领域。

背景技术

在航天器运行过程中，其上材料会分解出小分子形成污染云围绕在航天器周围，并可能会凝结于航天器的表面。部分敏感表面（比如光学镜头、热敏表面等等）会受到这种小分子污染的影响。为了避免这种污染对航天器的影响，研究人员使用地面试验对材料进行监测筛选。但是，空间中还存在有各种环境效应，比如紫外、原子氧等等，而现行的地面试验是仅仅将污染效应与温度这个单一效应联系，并没有结合多种空间效应。因此迫切需要开发稳定、可靠的适合于测试紫外增强污染的方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种紫外增强污染材料测量装置，所述装置采用真空紫外与真空污染设备相结合，提供了结合空间紫外辐射效应的模拟材料污染效应的装置，能够很好地模拟空间环境效应。

本发明的目的由以下技术方案实现：

一种紫外增强污染材料测量装置，所述装置包括：液氮瓶、液氮冷凝层、真空紫外灯、样品台、石英晶体微量天平（QCM）、高真空插板阀、分子泵、机械泵和真空室；

其中，液氮冷凝层包覆在真空室外，液氮瓶与液氮冷凝层相连，机械泵通过阀门与分子泵相连，分子泵与真空室相连，机械泵还通过阀门与真空室直接相连；石英晶体微量天平置于真空室内，真空紫外灯安装于真空室侧壁上，真空紫外灯与石英晶体微量天平处于同一水平高度，保证真空紫外灯能够直射石英晶体微量天平，石英晶体微量天平与真空紫外灯的距离为300mm；样品台安装于真空室侧壁上，伸入真空室的一端开有通孔，且样品台含有加热装置；

所述真空紫外灯为提供波长为10～200nm的紫外光源。

一种采用所述紫外增强污染材料测量装置的测量方法，步骤如下：

（1）将样品放入样品台中，打开机械泵，打开高真空插板阀，对真空室抽真空；

（2）待真空室真空度达到1×10^-1Pa后，打开分子泵，继续对真空室抽真空；

（3）待真空室真空度达到3×10^-3Pa后，打开样品台的加热装置，打开真空紫外灯；

（4）待样品台的温度达到50℃～150℃后，使用液氮瓶对冷凝层通入液氮，对真空室进行冷凝；石英晶体微量天平开始工作，使石英晶体微量天平保持在25℃，开始冷凝后6～48h之间读取石英晶体微量天平的示数，即所述天平晶体的频率差；

（5）读数结束后，关闭样品台加热装置，关闭真空紫外灯；

（6）关闭高真空插板阀，关闭分子泵，关闭机械泵；

通过以上步骤即得到紫外辐照下材料出气污染实际增强的效应；

所述样品为非金属材料；

步骤（4）所述样品台的加热温度优选为125℃；读数时间优选为开始冷凝24h后。

原理如下：

材料样品在加热作用下逸出小分子，即为污染小分子，污染小分子通过样品台的通孔进入真空室后，在石英晶体微量天平上凝结，同时通过真空紫外灯对石英晶体微量天平进行辐照，即可得到紫外辐照下材料出气污染实际增强的效应。

有益效果

（1）本发明所述装置采用真空紫外与真空污染设备相结合，提供结合空间紫外辐射效应的模拟材料污染效应的装置。

（2）本发明所述装置中的真空紫外灯提供的光波段为10～200nm，并未包含产生热量的可见光以及红外波段，更好地模拟了空间环境下的实际光源。

（3）本发明所述装置在凝结部分设计温控QCM，进一步控制了凝结温度，试验过程中将使QCM保持在25℃（航天器常见温度），用于凝结污染分子，更好地模拟航天器表面凝结污染分子，解决了紫外辐照后因为温度问题而无法获得可凝挥发物的问题。

（4）本发明所述装置中的液氮冷凝层可以将多余污染分子粘附，避免了部分多余小分子污染物遭到真空室内壁的反射后造成的误差。

附图说明

图1本发明所述装置的结构示意图；

其中，1—液氮瓶、2—液氮冷凝层、3—真空紫外灯、4—样品台、5—石英晶体微量天平、6—高真空插板阀、7—分子泵、8—机械泵、9—真空室。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例来详述本发明，但不限于此。

实施例1

如图1所示，一种紫外增强污染材料测量装置，所述装置包括：液氮瓶1、液氮冷凝层2、真空紫外灯3、样品台4、石英晶体微量天平5（QCM）、高真空插板阀6、分子泵7、机械泵8和真空室9；