[发明专利]一种辐照条件下介质材料微波介电性能测试方法

说明书

本发明公开了一种辐照条件下介质材料微波介电性能测试方法，本发明采用固定腔长法测量辐照条件下的微波介质材料的微波介电性能，不需要调节腔体的长度，使系统结构更加简单。通过半开放结构采用电子枪或伽马射线源设备，把辐射源固定在一定的角度位置，使辐射粒子方便准确的打到被测样品上，利用谐振法的基本测试原理实时测试辐照强度、剂量等参数对介质材料介电性能的影响，满足了模拟空间环境实时测试要求。由于准光腔属于开放腔，辐射源设备比较容易安装，本发明具有结构简单、操作方便、价格低廉、效率高、精确度高等优点，可以很好的在辐射条件下，进行微波介质材料的微波介电性能的测试，从而有利于研究航天器微波器件受辐照条件的影响。

技术领域

本发明涉及微波测试技术领域,包括但不限于微波介质材料及其在辐照条件下微波介电性能的实时测试。

背景技术

随着我国航天事业的发展，采用高性能的微波介质材料的新型微波器件可有效降低器件的尺寸和重量，有利于卫星高性能化和小型化，在航天器中得到越来越多的应用。航天器在轨故障分析表明，尽管航天器故障表现形式多种多样，但除设计缺陷外，大多是由于所使用的材料、元器件在以辐照、温度等为代表的空间环境作用下发生性能退化而诱发的。因此，微波介质材料的介电性能在空间环境中性能退化问题成为航天器通讯组件研究中的重点问题。

太空中无所不在的辐照(伽马射线、电子、粒子)对介质材料微波介电性能的退化有着重要的影响，这也是当前介质材料在空间中应用的必须考虑的影响因素。介质材料根据材料分类可分为陶瓷介质材料和聚合物基介质材料。辐射作用于陶瓷材料，激发出的一部分弗伦克尔缺陷会停留在介质层内部，引起电离辐射总剂量效应，导致材料介电损耗增大、电阻率下降。辐射作用于聚合物，会引起老化失效、交联，降解，氧化以及脱去基团等多种反应，严重影响材料的电学性能和力学性能。这些性能上的变化都可以通过精确测试微波介质材料介电性能与辐照剂量之间的关系进行标定，这也是评估介质材料介电性能退化的主要手段。

传统的可以精确测试微波介电性能的方法主要为谐振法，代表性的方法有介质谐振器法、同轴表面波谐振器法、分离谐振器法等。采用这些方法测试时，介质材料放置于金属腔体内部，通过放入样品前后谐振腔体谐振性能的变化计算出材料的微波介电性能。测试过程中金属腔体屏蔽(阻碍)了外场(电场、辐照等)对介质材料的影响，这也就意味这采用以上介电性能测试方法时，不能实时测试辐照对材料介电性能的影响。因此，受制于现有的测试方法，如研究辐照对介质材料介电性能的影响，通常是将辐照处理后的样品取出，采用上述的测试方法进行测试，属于静态测试方法，不符合介质材料的空间应用场景。而辐照过程中，材料的介电性能与辐照强度、剂量有着实时的变化关系，呈现出动态的变化。如何模拟空间辐照环境，在辐照条件下动态实时测试介质材料微波介电性能成为行业的难点。

为了解决介电性能实时测试的问题，有研究者将介质材料作为介质基板，采用天线结构现实进行测试，将天线置于辐照环境中，通过分析天线性能与辐照之间的变化关系推算介质材料的性能变化，但天线表面必然存在的金属导电层会对测试结果有影响，测试精度较低。同时，网络分析仪仅耐受40V的直流电压，不采用特殊的防护措施时，如施加高能电子束时，有可能造成介质放电击穿，导致价格昂贵的网络分析仪击穿损坏，进一步限制了该方法的实用性。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种可实现对被测样品进行实时辐射不会造成损伤或损失，而且操作方便、结构简单、价格低廉、测试准确度较高、测试速度快的适用于辐照条件下的微波介质材料微波介电性能实时测试方法。

为了解决上述技术问题，本发明提供技术方案如下：

一种辐照条件下介质材料微波介电性能测试方法，包括网络分析仪、准光腔、笔记本、辐射源、测试系统控制软件。采用的是准光腔测试系统，在准光腔测试系统的基础上增加了辐射源设备，通过控控制辐射源对被测样品发射辐射粒子模拟太空辐射环境，利用准光腔实时测试样品在不同辐射剂量或强度条件下的微波介电性能。