星用非金属材料出气成分测试分析

利用新研制的Prisma300气体分析设备,测试分析星用非金属材料在空间模拟环境下的出气成分,将可凝结的出气物沉积在冷石英玻璃表面上,测试透射率变化.对多种材料进行实验测试比较,找出对石英玻璃透射率有显著影响的出气成分.     

星用胶粘剂出气可凝物的GC/MS分析

胶粘剂是卫星制造过程中的常用材料,但其在空间环境中的出气可凝物会对卫星敏感器件产生污染,是一种潜在的污染源。参照QJ1558-88《真空中材料挥发性能测试方法》,收集了2种胶粘剂材料的出气可凝物,并对其出气可凝物利用气相色谱/质谱联用（GC/MS）仪进行了分析。分析结果表明,胶粘剂的出气可凝物成分主要是低分子量物质如增塑剂、软化剂、固化剂和其他副产物。     

敏感器件表面可凝结污染物的分析研究

空间环境下,材料出气产生的可凝结物质极易粘附于敏感器件表面形成污染.本文研究了空间模拟环境下敏感器件因污染引起表面电阻增大的负面现象.为进一步控制表面电阻增大的现象,达到污染防护和控制的目的,建立了一整套敏感器件表面可凝结污染物成分分析的方法,对表面的可凝结污染物进行定性分析.结果表明引起表面电阻增大的主要污染源有硅橡胶GD414、704胶、电连接器内白色绝缘体、电连接器内红色绝缘体等几种材料;沉积到滑环表面上的主要成分有苯、邻苯二甲酸脂、环己胺、聚硅氧烷等,这些物质沉积到器件表面,可明显增大表面电阻.因此,建议使用过程中,考虑更换低出气率的材料,对一些必须要用的材料,在其结构设计中应考虑污染的因素,避免材料直接面对器件表面,以及使用前进行适当的预出气处理.     

基于单片机的石英晶体微天平气体检测系统设计

在对石英晶体微天平(QCM)的工作原理和检测方法进行了研究之后,本文提出采用参比QCM补偿的方法来克服温湿度等非质量因素对测量结果的影响,并研制了以MSP430F112单片机为核心的低成本的QCM气体检测系统.详细阐述了该系统的硬件结构和软件设计.为验证系统设计的合理性,用聚苯胺作为敏感材料制备了QCM氨传感器,通过并使用该系统对它性能进行检测.结果表明,与QCM传感器一起配合,该系统可以用来检测环境中气体的浓度.     

斯特林制冷机关键材料的出气特性分析

长寿命制冷机性能退化的主要原因之一是内部工质污染,了解所用材料的出气特性至关重要。测试了制冷机内部6种关键材料的出气特性,其主要出气成分为水、邻苯二甲酸酯、烷烃等。基于相关理论,建立了关键材料的出气特性模型,对制冷机关键材料的选择、除气工艺的优化、污染失效模式的控制有参考价值。     

金属材料高温出气性能的研究

本文在分析大量电真空金属材料高温出气实验结果的基础上,找出高温出气固有的规律性,提出了金属材料的含气模型和高温出气机理。认为材料体内的气体从微观角度看不是均匀分布的,分别存贮在材料的表层、晶界及晶粒内。由于金属材料并不是一瞬间就能升高到实验温度,而是有个升温过程,升温过程制约着材料体内气体的扩散过程,使表层、晶界、晶粒内的气体扩散时分离开来。通过四极质谱计对材料出气的成分分析,表明含气模型和与此相应的出气机理反映了材料的实际情况。     

上海光源光束线石墨薄片材料的真空性能实验研究

石墨薄片材料的出气率及放出气体成分是上海光源光束线真空系统优化的重要依据.因此,采用小孔流导法实验装置测试经不同清洗处理的石墨薄片的出气率,并且通过四极质谱计监测测试过程中放出气体的成分.结果表明,不同清洗处理对石墨薄片的出气率的影响不大,而烘烤是降低石墨薄片出气率的有效方法.石墨薄片出气率在未经烘烤时为10-8Pa·L·s-1·cm-2量级,在140℃经48h烘烤后为10-10Pa·L·s-1·cm-2量级.石墨薄片的残余气体谱图分析表明,与延长排气时间相比,烘烤是抽除石墨薄片吸附的清洗剂的有效措施.     

航天器材料真空出气预测模型研究

航天器材料在空间环境下的出气容易造成敏感系统的污染,并带来负面效应。对航天器出气污染的预估仿真,首先需要材料出气特性参数和模型作为输入。以RTV胶为对象,基于阶跃加热的方式对材料进行出气量原位测试,分析获得了材料出气的主要特性参数,建立了多个温度下的出气预测模型,为卫星在轨动态污染水平的仿真和预测提供输入。     

超高真空系统内Mn-Zn铁氧体材料的表面保护及清洁方法研究

分别对测试系统本底及经两种方法处理的Mn-Zn铁氧体样品进行了测试，分析其主要的出气成分，计算出处理后的样品材料出气率。通过测试与分析，得出了对置于超高真空环境内的Mn-Zn铁氧体材料表面的保护和清洁方法。     

(Ti,Al)N薄膜的升温出气特性研究

介绍了采用多弧离子镀方法在不锈钢表面镀覆(Ti,Al)N薄膜,并对膜的结构、表面成分和形貌进行了简单分析,用热出气方法研究其出气特性,并与不锈钢的热出气性能进行比较,发现在不锈钢表面镀覆一层(Ti,Al)N膜可以有效地阻挡不锈钢体内氢扩散和碳偏析,因此(Ti,Al)N是比较理想的真空材料。     

ZM4300光学遥感器空间环境模拟试验设备新技术

ZM4300光学遥感器空间环境模拟试验设备为了满足对温度、真空度、污染量、振动及多种试验模式的要求,采用了一些新技术措施,包括:多种试验模式、污染综合控制技术、大尺寸热沉精确控温和高温度均匀性、热沉兼具液氮制冷和乙醇制冷(机械制冷)模式、多种液氮流程运行模式、卸载隔振设置等。     

Investigation of Surface Reaction and Degradation Mechanism of Kapton during Atomic Oxygen Exposure

The erosion behavior of Kapton when exposed to atomic oxygen (AO) environment in the ground-based simulation facility was studied. The chemical and physical changes of sample surfaces after exposed to AO fluxes were investigated by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), scanning electron microscopy (SEM) and atomic force microscopy (AFM). The results indicated that Kapton underwent dramatically degradation, including much mass loss and change of surface morphologies; vacuum outgassing effect of Kapton was the key factor for initial mass loss in the course of atomic oxygen beam exposures. XPS analysis showed that the carbonyl group in Kapton reacted with oxygen atoms to generate CO2, then CO2 desorbed from Kapton surface. In addition, PMDA in the polyimide structure degraded due to the reaction with atomic oxygen of 5 eV.     

绝热材料放气速率测试台研制

高真空条件下,绝热材料的放气速率会影响低温容器的真空性能,从而影响其绝热性能。根据GB/T31480-2015,搭建了绝热材料放气速率测试平台。通过本底放气速率的测定,验证了该测试平台的可靠性;利用静态法测试了某型号多层绝热材料的放气速率,给出了试验数据。本试验台将为绝热材料的应用及低温容器的设计提供数据支撑。     

一种低饱和蒸气压润滑脂的真空蒸发特性测试

针对一种国外进口的空间活动部件用低饱和蒸气压润滑脂,应用真空物理的基础理论,以及现有的试验设备和仪器条件,设计了蒸发速率测试方案,评价了该润滑脂的真空蒸发损失特性,回归出饱和蒸气压随温度变化的方程。为预测其在真空下长期使用中的蒸发损失量,以及验证在常温下的饱和蒸气压指标提供了一种方法。     

热循环、真空紫外辐照对Al/Kapton薄膜的损伤效应

在空间环境地面模拟设备中模拟热循环、真空紫外辐照等低地球轨道空间环境对Al/Kapton薄膜的损伤效应.利用原子力显微镜、紫外可见分光光度计对试验前后试样的表面形貌、光学参数等性能进行了分析.结果表明,热循环、真空紫外辐照使Al/Kapton薄膜试样产生质量损失,表面形貌发生不同程度的改变,在紫外可见波段的反射率下降明显.     

电离规的新进展

介绍了传统热阴极电离规和冷阴极电离规的发展历程和研究现状、新型场发射阴极(微尖型阴极和碳纳米管阴极)在电离规中的应用、小型化电离规的发展和国内在超高/极高真空电离规研究方面取得的成果和现状。重点回顾了碳纳米管阴极电离规和小型化电离规在近年来取得的重大成就。由于碳纳米管具有长径比大、曲率半径小、机械特性强、导电性好和优异的场发射特性,使得其作为电离规阴极有望解决传统冷阴极电离规在低压下不能放电的困难和传统热阴极电离规的热出气效应,从而为极高真空测量提供一种解决途径。     

一种氰酸酯-环氧树脂作为卫星结构件复合材料基体的评价

制备了氰酸酯树脂质量分数为75%的氰酸酯-环氧树脂（CE75）及高模碳纤维增强CE75（CF/CE75）的复合材料,研究了该树脂的工艺性,确定了其固化制度,考察了树脂的耐热性和力学性能,并在模拟空间环境条件下,考察了高模CF/CE75复合材料管件的力学性能和真空逸气性能。试验结果表明,CE75树脂具有良好的工艺性,适合湿法缠绕成型工艺。CE75树脂固化物表现出良好的耐热性,其玻璃化转变温度为195.6℃,起始热分解温度为368.6℃。高模CF/CE75复合材料抗空间环境性能优异,在真空环境下,复合材料真空逸气性能满足航天标准要求,经冷热循环（-196~130℃）200次后,管件力学性能保持率大于96%。高模CF/CE75复合材料是抗空间环境材料的理想候选材料。     

Study on Vacuum Materials Outgassing Rate Using the Method of Switching Between Two Pumping Paths

A new measurement apparatus for vacuum materials outgassing rate was developed, which is mainly composed of three systems, including ultra-high vacuum system, high vacuum system, switching between two pumping paths (SPP) measurement system. The test principle of the modified SPP method is described in details, and the newly-developed technique has two main advantages over the conventional one. Firstly, the errors due to the use of two gauges with different physical properties are avoided by using only one gauge during data processing. Secondly, the outgassing rate of sample chamber, the test chamber and the outgassing or pumping effect of the gauge head can be eliminated enormously. Based on the SPP method, this paper gives the details of the experiments and the results on specific outgassing rate of the 7075 aluminum alloy sample in different conditions, namely, at different times and at different temperatures generated by infrared light irradiation heating.     

材料在真空环境下放气的测试技术研究

往真空材料放气率测试装置上对金属材料的放气特性进行了实验研究,实验采用的方法为静态升压法、固定流导法、双通道气路转换法。实验结果表明,测试装置的极限真空度为9．2×10^-9Pa,铜、铝合金2A12、304不锈钢三种材料半小时后的放气率分别为2．34×10^-8a·m^3·s^-1·cm^-2、1．83×10^-9Pa·m^3·s^-1·cm^-2、8．48×10^-11Pa·m^3·s^-1·cm^-2。利用四极质谱计测得装置的本底气体成分主要有H2、N2／CO、H2O和CO2,材料放出的气体成分主要有N2／CO、H2O。三种方法测试得到的铜金属材料的放气率随着温度的升高而小断增大。     

低温绝热气瓶真空寿命模拟试验研究

提出了对绝热气瓶真空夹层逐次充入模拟气体进行绝热气瓶漏气和材料放气的真空寿命模拟试验评价方法。试验实例表明:低温绝热气瓶静态蒸发率在低温下夹层压力>5×10^-2Pa后迅速上升,即5×10^-2Pa可视为夹层真空寿命终结的拐点(或阈值)。5A分子筛在液氮温度下对氮具有巨大的吸附潜力,对氢表现出弱的吸附能力。真空绝热夹层的材料放气对真空寿命的影响远远大于漏气的影响,提高绝热气瓶真空寿命的技术途径是减小夹层材料的放气率和改善内置吸附剂对氢的吸附能力。模拟试验能直观、实际、准确地研究漏气和放气对真空寿命诸因素的影响,为确定切合实际的设计参数和工艺提供参考数据,进而推广用于各类真空绝热型低温容器的真空寿命评价和应用。