金属屏蔽设置对极端电子辐射下滑环绝缘构件深层充电影响因素分析

在太空极端电子辐射环境中,高能电子穿透金属屏蔽会引发滑环绝缘构件的深层充放电现象从而诱发功率传输部件(solar array drive assembly,SADA)的绝缘故障,甚至导致整星的失效。屏蔽外壳的材料、结构及配置方案等会对滑环绝缘构件的深层充电产生直接影响,因此有必要深入研究外壳的屏蔽作用并提升其防护效用,从而降低放电事故的可能性。为此建立三维滑环绝缘构件深层充电模型,得到了滑环绝缘构件电场和电势的三维分布。研究了金属屏蔽材料、屏蔽结构以及双层屏蔽对电子辐照下滑环绝缘构件最大电场的影响。结果表明,相同面密度下高原子序数金属材料比低原子序数金属材料能更好地屏蔽高能电子,但高原子序数金属材料因韧致辐射具有更高的光子透射率,容易对绝缘材料造成损伤;局部加强的屏蔽结构在质量一定的情况下能进一步降低滑环绝缘构件内部的电场畸变,在1 mm铝屏蔽质量的基础上,最大降低程度约25%;采用双层金属屏蔽时,高原子序数的金属材料在滑环绝缘构件内侧更有利于高能电子的屏蔽,其原因在于低原子序数金属材料在最外侧时会先降低高能电子的能量,从而更好利用高原子序数金属材料具有高背散射系数的特点。