專利名稱：一種大功率部件內(nèi)部充放電特性模擬試驗(yàn)系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種大功率部件內(nèi)部充放電特性模擬試驗(yàn)系統(tǒng)及方法,屬于空間測試技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
大功率部件是衛(wèi)星內(nèi)部電源系統(tǒng)中具有較大輸入輸出功率的電氣部件,如衛(wèi)星太陽電池陣驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(SADA)、衛(wèi)星電源、太陽電池陣列。對(duì)于衛(wèi)星中使用的各類高壓大功率部件，需要進(jìn)行深層充電效應(yīng)評(píng)價(jià)地面模擬試驗(yàn)。所謂深層充電效應(yīng)，主要是由地球外輻射帶(3_7Re)的高能電子引起的，是導(dǎo)致中、高軌道(ME0和GE0)衛(wèi)星故障和異常的主要原因。這些高能電子的能量主要位于0.1-1OMeV范圍內(nèi)，具有很強(qiáng)的穿透能力，可以穿透衛(wèi)星表層進(jìn)入衛(wèi)星構(gòu)件的電介質(zhì)中，從而產(chǎn)生充電效應(yīng)。深層充電通常發(fā)生在電子系統(tǒng)的周圍，從而對(duì)衛(wèi)星系統(tǒng)的工作的危害更直接。隨著衛(wèi)星高壓大功率部件中大量新材料的使用，衛(wèi)星深層充電防護(hù)技術(shù)成為發(fā)展長壽命衛(wèi)星必須解決的關(guān)鍵技術(shù)之一。因此開展衛(wèi)星深層充電防護(hù)技術(shù)研究，在地面進(jìn)行模擬試驗(yàn)，對(duì)于衛(wèi)星帶電防護(hù)有著重要的意義。而目前在大功率部件地面充放電特性模擬試驗(yàn)方面尚處于起步階段，沒有相應(yīng)的合理有效的系統(tǒng)及方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種大功率部件內(nèi)部充放電特性模擬試驗(yàn)系統(tǒng)及方法，能夠模擬高壓大功率部件充放電性能的空間環(huán)境，獲得大功率部件材料的表面電位和放電情況。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下。一種大功率部件內(nèi)部充放電特性模擬試驗(yàn)系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括電子加速器、真空抽氣組、真空靶室、測試室，以及位于真空靶室和測試室之間的電流環(huán)；在真空靶室內(nèi)設(shè)有樣品臺(tái)、絕緣支架、非接觸式電位計(jì)探頭、法拉第杯；在測試室內(nèi)設(shè)有電子加速器控制系統(tǒng)、非接觸式電位計(jì)、束流監(jiān)測儀、示波器、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、電子負(fù)載、真空計(jì)；其相對(duì)位置和連接關(guān)系如下電子加速器位于真空靶室上方；在真空靶室內(nèi)部，樣品臺(tái)固定在真空靶室底面上，在樣品臺(tái)上安裝絕緣支架，在絕緣支架上放置大功率部件樣品；非接觸式電位計(jì)探頭的尖端位于大功率部件樣品待測點(diǎn)正上方，與樣品接近但不接觸；法拉第杯位于電子加速器的輻射范圍內(nèi)，其接收面與電子加速器正對(duì)；真空抽氣組與真空靶室連接；電子加速器控制系統(tǒng)與電子加速器連接；非接觸式電位計(jì)與非接觸式電位計(jì)探頭連接；束流監(jiān)測儀與法拉第杯連接；導(dǎo)線一端與大功率部件樣品連接，另一端通過電流環(huán)的中心孔與電子負(fù)載連接；示波器與電流環(huán)連接；驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)與大功率部件樣品連接；真空計(jì)與真空靶室連接；優(yōu)選所述示波器的帶寬為200MHz以上。
優(yōu)選在大功率部件樣品的周圍，設(shè)有一圈厚度為2. 5mm以上的鉛皮進(jìn)行防護(hù)；其中，電子加速器的作用為，產(chǎn)生高能電子束，模擬空間環(huán)境，對(duì)大功率部件樣品進(jìn)行轟擊；非接觸式電位計(jì)與 非接觸式電位計(jì)探頭的作用為，對(duì)大功率部件樣品表面的電位進(jìn)行監(jiān)測；束流監(jiān)測儀與法拉第杯的作用為，測量電子加速器產(chǎn)生的束流密度，使電子加速器控制系統(tǒng)對(duì)電子加速器進(jìn)行控制，模擬空間環(huán)境；驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和電子負(fù)載的作用為，使大功率部件樣品能夠正常工作；電流環(huán)和示波器的作用為，通過電流環(huán)測定樣品的放電情況，并在示波器中進(jìn)行顯不。一種大功率部件內(nèi)部充放電特性模擬試驗(yàn)系統(tǒng)及方法，所述方法步驟如下步驟一、根據(jù)Weber公式(1)，確定電子加速器提供的入射電子的能量及電子束流密度；
權(quán)利要求
1.一種大功率部件內(nèi)部充放電特性模擬試驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于所述系統(tǒng)包括電子加速器(I)、真空抽氣組(10)、真空靶室(2)、測試室(17)，以及位于真空靶室(2)和測試室 (17 )之間的電流環(huán)(13 );在真空靶室(2 )內(nèi)設(shè)有樣品臺(tái)(14 )、絕緣支架(16 )、非接觸式電位計(jì)探頭(11)、法拉第杯(12);在測試室(17)內(nèi)設(shè)有電子加速器控制系統(tǒng)(3)、非接觸式電位計(jì)(4)、束流監(jiān)測儀(5)、示波器(6)、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(7)、電子負(fù)載(8)、真空計(jì)(9);其相對(duì)位置和連接關(guān)系如下電子加速器(I)位于真空靶室(2)上方；在真空靶室(2)內(nèi)部，樣品臺(tái)(14)固定在真空靶室(2)底面上，在樣品臺(tái)(14)上安裝絕緣支架(16)，在絕緣支架(16)上放置大功率部件樣品(15)，非接觸式電位計(jì)探頭(11)的尖端位于大功率部件樣品(15待測點(diǎn)正上方，與樣品(15接近但不接觸；法拉第杯(12位于電子加速器(I)的輻射范圍內(nèi)，其接收面與電子加速器(I)正對(duì)；真空抽氣組(10 )與真空靶室(2)連接；電子加速器控制系統(tǒng)(3)與電子加速器(I)連接；非接觸式電位計(jì)(4)與非接觸式電位計(jì)探頭(11)連接；束流監(jiān)測儀(5)與法拉第杯(12)連接；導(dǎo)線一端與大功率部件樣品(15) 連接，另一端通過電流環(huán)(13)的中心孔與電子負(fù)載(8)連接；示波器(6)與電流環(huán)(13)連接；驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(7)與大功率部件樣品(15)連接；真空計(jì)(9)與真空靶室(2)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種大功率部件內(nèi)部充放電特性模擬試驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于所述示波器(6)的帶寬為200MHz以上。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種大功率部件內(nèi)部充放電特性模擬試驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于在大功率部件樣品(15)的周圍，設(shè)有一圈厚度為2. 5mm以上的鉛皮進(jìn)行防護(hù)。
4.一種大功率部件內(nèi)部充放電特性模擬試驗(yàn)系統(tǒng)及方法,所述方法使用如權(quán)利要求I 所述系統(tǒng)，其特征在于所述方法步驟如下步驟一、根據(jù)如下所示的Weber公式，確定電子加速器提供的入射電子的能量及電子束流密度；
全文摘要
本發(fā)明涉及一種大功率部件內(nèi)部充放電特性模擬試驗(yàn)系統(tǒng)及方法，屬于空間測試技術(shù)領(lǐng)域。所述系統(tǒng)包括電子加速器、真空抽氣組、真空靶室、測試室，以及位于真空靶室和測試室之間的電流環(huán)；在真空靶室內(nèi)設(shè)有樣品臺(tái)、絕緣支架、非接觸式電位計(jì)探頭、法拉第杯；在測試室內(nèi)設(shè)有電子加速器控制系統(tǒng)、非接觸式電位計(jì)、束流監(jiān)測儀、示波器、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、電子負(fù)載、真空計(jì)。通過所述系統(tǒng)用高能電子注入大功率部件樣品，打開示波器監(jiān)控樣品內(nèi)部的放電信號(hào)，并通過非接觸式電位計(jì)測試樣品表面的電位。所述方法采用感應(yīng)的方法測量介質(zhì)充電電位，不會(huì)影響材料充放電效應(yīng)。
文檔編號(hào)G01R31/00GK102981074SQ201210472800
公開日2013年3月20日 申請(qǐng)日期2012年11月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月20日
發(fā)明者柳青, 李得天, 陳益峰, 秦曉剛, 湯道坦, 王俊, 史亮, 孔風(fēng)連 申請(qǐng)人:中國航天科技集團(tuán)公司第五研究院第五一〇研究所