电子辐照/温度综合作用下聚酰亚胺带电效应研究
发布时间：2023-02-06 18:30
空间轨道等离子体及高能电子环境下的充放电效应是评价航天器异常和故障的难题之一。航天器介电材料是产生充放电问题的主要介质。本文以聚酰亚胺材料为研究对象,利用原位辐致电导及表面电位测量装置、电子顺磁共振波谱仪和扫面电子显微镜等设备及分析技术,研究了电子辐照/温度综合作用下聚酰亚胺材料的辐致电导率、延迟电导率和表面电位的演化行为,建立了相应物理模型,并评价了在空间大椭圆轨道下材料的充放电风险。研究结果表明,在室温电子辐照条件下,聚酰亚胺辐致电导率随辐照时间的增加呈先升高后平稳的特点,符合电子/空穴同时控制传导的双极性传导模型。在单调上升阶段,辐致电导率正比于电离剂量率,是时间的α次幂,幂指数色散参数α值为0.34。稳态阶段,辐致电导率是电离剂量率的?次幂,幂指数?值为0.75。在室温电子辐照停止后,聚酰亚胺的延迟电导率随时间先呈反比例函数衰减,然后呈指数衰减,这是由于电子辐照诱发自由基的热力学复合效应所引起。在低温电子辐照条件下,聚酰亚胺辐致电导率随着时间的增加呈先升高达到峰值后,随着时间的继续增加而下降至稳态的特点,具有电子传导的单极性传导模型特征。低温稳态辐致电导率较室温低1个数量级。低...
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 课题背景及研究的目的和意义
1.2 航天器带电效应及其环境影响因素
1.2.1 航天器带电效应定义及分类
1.2.2 空间等离子体环境
1.2.3 高能带电粒子辐照环境
1.2.4 太阳电磁辐照环境
1.3 航天器充电的物理模型
1.3.1 表面充电的物理过程
1.3.2 内充电的物理过程
1.3.3 聚合物辐致电导率物理模型
1.4 聚合物导电理论中的温度影响
1.4.1 聚合物跳跃电导理论
1.4.2 聚合物导电理论中的温度影响
1.4.3 辐致电导率的温度影响
1.5 航天器在轨的放电行为
1.5.1 航天器介电材料击穿电压
1.5.2 航天器介电材料表面电位
1.5.3 空间轨道环境下的放电风险
1.6 本文研究目的和主要研究内容
第2章 试验材料及试验方法
2.1 试验样品材料及制备
2.2 辐照设备及试验方案
2.3 辐致电导率原位测试方法
2.4 表面电位原位测试方法
2.5 电子顺磁共振谱分析
2.6 显微形貌分析
2.6.1 金相显微镜
2.6.2 扫描电子显微镜
2.6.3 能谱分析
2.7 软件模拟计算
2.7.1 CASINO软件
2.7.2 GEANT4软件
2.7.3 SPENVIS/DICTAT软件
第3章 聚酰亚胺室温电子辐照辐致电导行为及规律
3.1 室温低能电子辐照辐致电导动力学过程及分析
3.1.1 室温低能电子辐照辐致电导动力学过程
3.1.2 室温低能电子辐照辐致电导动力学模型
3.2 室温高能电子辐照辐致电导率
3.3 基于自由基演化的延迟电导行为及分析
3.3.1 电子辐照聚酰亚胺延迟电导率演化过程
3.3.2 电子辐照聚酰亚胺延迟电导率演化模型
3.3.3 电子辐照诱发自由基的形成
3.3.4 电子辐照诱发自由基的时效过程及分析
3.3.5 延迟电导率的自由基演化机理
3.4 本章小结
第4章 聚酰亚胺低温电子辐照辐致电导行为及规律
4.1 低温电子辐照辐致电导动力学过程及分析
4.1.1 低温电子辐照辐致电导动力学过程
4.1.2 低温电子辐照辐致电导动力学模型
4.2 低温与室温电子辐照辐致电导动力学过程对比分析
4.2.1 低温与室温电子辐照辐致电导演化曲线对比分析
4.2.2 电子辐照辐致电导动力学数值模型及分析
4.2.3 温度对电子辐照辐致电导影响的数值计算及分析
4.3 低温与室温电子辐照延迟电导率演化过程对比分析
4.4 低温电子辐照聚酰亚胺放电表面及断口形貌分析
4.4.1 低温电子辐照沿面闪络放电表面形貌分析
4.4.2 低温电子辐照放电击穿表面形貌和断口形貌分析
4.5 本章小结
第5章 空间轨道环境下聚酰亚胺放电风险分析
5.1 低能电子辐照聚酰亚胺表面电位及放电分析
5.1.1 室温电子辐照表面电位研究分析
5.1.2 低温电子辐照表面电位研究分析
5.1.3 低温与室温电子辐照表面电位对比分析
5.2 空间轨道环境电子能谱计算及分析
5.2.1 空间轨道及电子能谱计算
5.2.2 空间轨道环境电子能谱分析
5.3 空间轨道环境电子能谱辐照聚酰亚胺带电行为研究
5.3.1 空间轨道环境电子能谱辐照聚酰亚胺放电风险分析
5.3.2 材料厚度对大椭圆轨道充放电行为影响分析
5.3.3 温度对大椭圆轨道电子能谱充放电行为影响分析
5.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的学术论文
致谢
本文编号：3736396
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 课题背景及研究的目的和意义
1.2 航天器带电效应及其环境影响因素
1.2.1 航天器带电效应定义及分类
1.2.2 空间等离子体环境
1.2.3 高能带电粒子辐照环境
1.2.4 太阳电磁辐照环境
1.3 航天器充电的物理模型
1.3.1 表面充电的物理过程
1.3.2 内充电的物理过程
1.3.3 聚合物辐致电导率物理模型
1.4 聚合物导电理论中的温度影响
1.4.1 聚合物跳跃电导理论
1.4.2 聚合物导电理论中的温度影响
1.4.3 辐致电导率的温度影响
1.5 航天器在轨的放电行为
1.5.1 航天器介电材料击穿电压
1.5.2 航天器介电材料表面电位
1.5.3 空间轨道环境下的放电风险
1.6 本文研究目的和主要研究内容
第2章 试验材料及试验方法
2.1 试验样品材料及制备
2.2 辐照设备及试验方案
2.3 辐致电导率原位测试方法
2.4 表面电位原位测试方法
2.5 电子顺磁共振谱分析
2.6 显微形貌分析
2.6.1 金相显微镜
2.6.2 扫描电子显微镜
2.6.3 能谱分析
2.7 软件模拟计算
2.7.1 CASINO软件
2.7.2 GEANT4软件
2.7.3 SPENVIS/DICTAT软件
第3章 聚酰亚胺室温电子辐照辐致电导行为及规律
3.1 室温低能电子辐照辐致电导动力学过程及分析
3.1.1 室温低能电子辐照辐致电导动力学过程
3.1.2 室温低能电子辐照辐致电导动力学模型
3.2 室温高能电子辐照辐致电导率
3.3 基于自由基演化的延迟电导行为及分析
3.3.1 电子辐照聚酰亚胺延迟电导率演化过程
3.3.2 电子辐照聚酰亚胺延迟电导率演化模型
3.3.3 电子辐照诱发自由基的形成
3.3.4 电子辐照诱发自由基的时效过程及分析
3.3.5 延迟电导率的自由基演化机理
3.4 本章小结
第4章 聚酰亚胺低温电子辐照辐致电导行为及规律
4.1 低温电子辐照辐致电导动力学过程及分析
4.1.1 低温电子辐照辐致电导动力学过程
4.1.2 低温电子辐照辐致电导动力学模型
4.2 低温与室温电子辐照辐致电导动力学过程对比分析
4.2.1 低温与室温电子辐照辐致电导演化曲线对比分析
4.2.2 电子辐照辐致电导动力学数值模型及分析
4.2.3 温度对电子辐照辐致电导影响的数值计算及分析
4.3 低温与室温电子辐照延迟电导率演化过程对比分析
4.4 低温电子辐照聚酰亚胺放电表面及断口形貌分析
4.4.1 低温电子辐照沿面闪络放电表面形貌分析
4.4.2 低温电子辐照放电击穿表面形貌和断口形貌分析
4.5 本章小结
第5章 空间轨道环境下聚酰亚胺放电风险分析
5.1 低能电子辐照聚酰亚胺表面电位及放电分析
5.1.1 室温电子辐照表面电位研究分析
5.1.2 低温电子辐照表面电位研究分析
5.1.3 低温与室温电子辐照表面电位对比分析
5.2 空间轨道环境电子能谱计算及分析
5.2.1 空间轨道及电子能谱计算
5.2.2 空间轨道环境电子能谱分析
5.3 空间轨道环境电子能谱辐照聚酰亚胺带电行为研究
5.3.1 空间轨道环境电子能谱辐照聚酰亚胺放电风险分析
5.3.2 材料厚度对大椭圆轨道充放电行为影响分析
5.3.3 温度对大椭圆轨道电子能谱充放电行为影响分析
5.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的学术论文
致谢
本文编号：3736396
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