质子辐照对空间太阳望远镜光学性能的影响

发布时间：2019-07-15 11:13

【摘要】： 本文本论文利用哈尔滨工业大学空间材料与环境工程实验室的空间综合辐照环境模拟设备对空间EUV太阳望远镜实际使用的Al薄膜滤光片和Mo/Si多层膜反射镜进行模拟辐照,以透射电子显微镜(TEM)为主要分析手段,对质子束辐照后实验样品材料内部形成的缺陷进行观察和分析,研究质子辐照诱发的辐照效应对光学材料微观结构的作用,总结和建立缺陷簇的形成和演化规律以及与材料光学和力学性能之间的关系,为揭示辐照条件下材料辐照损伤机制以及改善材料的抗辐照性能提供必要的理论储备。 TEM分析表明,质子辐照能够在Al薄膜中诱发空位位错圈的现象,并且发现在实验范围内,随辐照剂量增加,位错圈数量密度增加,样品中空位簇缺陷的平均尺寸也在增加,空位倾向于形成较大的空位簇缺陷。同时在具有纳米晶粒的Al滤光片中发现经质子辐照后在团簇边界处形成大量的环状孔洞,正是这些孔洞的形成使Al滤光片透过率峰值由辐照前的12.1%增加到辐照后的15.0%,导致滤光片光学性能和力学性能衰退。 对在不同能量和剂量的质子辐照下的Mo/Si多层膜反射镜样品辐照前后表面粗糙度的测量表明,辐照后Mo/Si多层膜反射镜的表面粗糙度比辐照前明显增加。表面粗糙度的增加使散射光线能量逐渐增大从而最终导致反射率的降低。 通过对辐照前后Mo/Si多层膜的微观结构进行观察和分析,发现经质子辐照后Mo/Si多层膜结构仍陈现周期性变化,但结构的同一性遭到破坏；辐照后Mo/Si多层膜层与层之间的界面比辐照前更为粗糙；于此同时我们还发现辐照后Mo/Si多层膜的层状结构发生了明显的扭曲现象。 实验结果还表明,由于带电粒子的辐照损伤,质子辐照会使Mo/Si多层膜反射镜的反射率降低,且质子能量越低、剂量越大对多层膜的反射率影响越明显。这主要是因为辐照能量越低质子在材料中的射程就越短,那么质子在多层膜材料中沉积的浓度也越大,对表面膜层的损伤则更为显著。
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图片说明： Fig3.9TheaveragesizeofthevacanciesdisloeationlooPunderdifferentirradiationdoses3.3辐照前后Al滤光片的微观结构图3.10(a)为Al薄膜滤光片辐照前的犯M图像，，图中右上角的插图为相应区域的电子衍射图，从图中可以看出川滤光片实际上是晶粒尺寸在几纳米到20nIn之间的薄膜晶体，晶粒内部没有发现任何晶体缺陷。此外，从3.10(a)中我们还隐约发现在Al滤光片中存在平均尺寸大约为80nln的团簇，团簇边界之间的界限并不十分明显，这些大的团簇结构由几个Al晶粒构成，团簇结构是电子束沉积工艺制备金属薄膜的一种主要结构特征。图3.10(b)为Al滤光片经能量为100Kev，辐照剂量为6x10ll/mmZ的质子辐照后的化M图像
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图片说明： 我们知道地球的绝大部分能量主要来源于太阳，当太阳爆发剧烈的活动时，巨大的能量和物质如磁场、粒子、电磁波等将在很短的时间内抛向行星际空间，从而使空间环境发生灾害性的变化，如图1.1所示[3]。由图1.1可以看出，当这些物质到达地球时，通过某种复杂偶合关系进入磁层，地球的磁层使进入其中的物质和能量重新分布，从而使近地空间环境产生巨大扰动，产生灾害性空间天气影响人类的正常活动，给人类带来巨大的经济损失。图1.2显示了太阳、行星际空间、近地空间及灾害性空间天气之间的关联和过程[’]。图1.1日地相互作用 Fig1.1Theinteraetionofthesunandtheearth/。汽认尸
【学位授予单位】：江苏大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TH751

【参考文献】

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本文编号：2514659