专利名称：一种紫外增强污染材料测量装置的制作方法
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(I)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I X ICT1Pa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3X10_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°C 150°C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25V，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°C ;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(I)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°C (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。
图I本发明所述装置的结构示意图；其中，I一液氮瓶、2—液氮冷凝层、3—真空紫外灯、4一样品台、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 一真空室。
具体实施例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I如图I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I、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 ；其中，液氮冷凝层2包覆在真空室9外，液氮瓶I与液氮冷凝层2相连，机械泵8通过阀门与分子泵7相连，分子泵7与真空室9相连，机械泵8还通过阀门与真空室9直接相连；石英晶体微量天平5置于真空室9内，真空紫外灯3安装于真空室9侧壁上，真空紫外灯3与石英晶体微量天平5处于同一水平高度，保证真空紫外灯3能够直射石英晶体微量天平5，石英晶体微量天平5与真空紫外灯3的距离为300mm ;样品台4安装于真空室9侧壁上，伸入真空室9的一端开有通孔，且样品台4含有加热装置；所述真空紫外灯3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(I)将样品放入样品台4中，打开机械泵8，打开高真空插板阀6，对真空室9抽真空;(2)待真空室9真空度达到I X ICT1Pa后，打开分子泵7，继续对真空室9抽真空；(3)待真空室9真空度达到3X10_3Pa后，打开样品台4的加热装置，打开真空紫外灯3 ；(4)待样品台4的温度达到125°C后，使用液氮瓶I对冷凝层通入液氮，对真空室9进行冷凝；石英晶体微量天平5开始工作，使石英晶体微量天平5保持在25°C，冷凝24h后读取石英晶体微量天平5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4加热装置，关闭真空紫外灯3 ;(6)关闭高真空插板阀6，关闭分子泵7，关闭机械泵8 ；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；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4的通孔进入真空室9后，在石英晶体微量天平5上凝结，同时通过真空紫外灯3对石英晶体微量天平5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。本发明包括但不限于以上实施例，凡是在本发明精神的原则之下进行的任何等同替换或局部改进，都将视为在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种紫外增强污染材料测量装置，其特征在于所述装置包括液氮瓶(I)、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)、高真空插板阀(6)、分子泵(7)、机械泵(8)和真空室(9)； 其中，液氮冷凝层(2 )包覆在真空室(9 )外，液氮瓶(I)与液氮冷凝层(2 )相连，机械泵(8)通过阀门与分子泵(7)相连，分子泵(7)与真空室(9)相连，机械泵(8)还通过阀门与真空室(9)直接相连；石英晶体微量天平(5)置于真空室(9)内，真空紫外灯(3)安装于真空室(9)侧壁上，真空紫外灯(3)与石英晶体微量天平(5)处于同一水平高度，保证真空紫外灯(3)能够直射石英晶体微量天平(5)，石英晶体微量天平(5)与真空紫外灯(3)的距离为300mm ;样品台(4)安装于真空室(9)侧壁上，伸入真空室(9)的一端开有通孔，且样品台(4)含有加热装置。
2.根据权利要求I所述的一种紫外增强污染材料测量装置，其特征在于所述真空紫外灯(3)为提供波长为10 200nm的紫外光源。
3.一种采用权利要求I所述紫外增强污染材料测量装置的测量方法，其特征在于所述方法步骤如下 (1)将样品放入样品台(4)中，打开机械泵(8)，打开高真空插板阀(6 )，对真空室(9 )抽真空； (2)待真空室(9)真空度达到IXKT1Pa后，打开分子泵(7)，继续对真空室(9)抽真空； (3)待真空室(9)真空度达到3X10_3Pa后，打开样品台(4)的加热装置，打开真空紫外灯(3)； (4)待样品台(4)的温度达到50°C 150°C后，使用液氮瓶(I)对冷凝层通入液氮，对真空室(9)进行冷凝；石英晶体微量天平(5)开始工作，使石英晶体微量天平(5)保持在25°C，开始冷凝后6 48h之间读取石英晶体微量天平(5)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(4)加热装置，关闭真空紫外灯(3)； (6)关闭高真空插板阀(6)，关闭分子泵(7)，关闭机械泵(8)； 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。
4.根据权利要求3所述的采用紫外增强污染材料测量装置的测量方法，其特征在于步骤(I)所述样品为非金属材料。
5.根据权利要求3所述的采用紫外增强污染材料测量装置的测量方法，其特征在于步骤(4)所述样品台(4)的加热温度为125°C。
6.根据权利要求3所述的采用紫外增强污染材料测量装置的测量方法，其特征在于步骤(4)所述读数时间为开始冷凝24h后。
全文摘要
本发明公开了一种紫外增强污染材料测量装置，属于空间应用技术领域。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、高真空插板阀、分子泵、机械泵和真空室。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。
文档编号G01N5/02GK102944494SQ20121049105
公开日2013年2月27日 申请日期2012年11月27日 优先权日2012年11月27日
发明者杨青, 杨生胜, 王鹢, 薛玉雄, 郭兴, 庄建宏, 田海, 石红 申请人:中国航天科技集团公司第五研究院第五一〇研究所
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