空间电子辐照聚合物的充电特性和微观机理

• 作者: 刘婧 张海波
• 来源期刊: 物理学报
• 关键词: 空间电子 聚酰亚胺 充电特性 数值模拟
• 年，卷（期）: 2019,（5）
• 所属期刊栏目: 地球物理学、天文学和天体物理学
• 页码范围: 250-257
• 页数: 8页
• 字数: 6243字
• 语种: 中文
• DOI: 10.7498/aps.68.20181925

摘要

空间电子辐照聚合物的充电特性和微观机理是研究和防护航天器聚合物充放电特性的基础. 采用蒙特卡罗方法模拟空间电子的散射过程, 快二次电子模型模拟二次电子的产生, 有限差分法求解电荷连续性方程、电流密度方程和泊松方程的电荷输运过程, 俘获过程基于Poole-Frenkel效应来实现. 基于电子散射/输运同步模型基础, 结合法国国家航空航天科研局(ONERA)的地球同步轨道电子能谱分布理论公式和欧空局(SIRENE)机构的地面实验方法, 建立了基于地球同步轨道电子能谱分布的空间多能电子的散射模型. 通过空间电子辐照聚合物充电过程的数值模拟,获得了空间电荷密度、电位、电场和空间电位分布. 阐明了空间电子辐照聚合物的充电特性和样品微观参数与表面电位的关联性. 表面电位特性与实验结果相吻合, 单能电子的电位强度高于多能电子的电位. 充电达到稳态时, 电子迁移率较小时(小于10-11 cm2·V-1·s-1), 空间电位绝对值随电子迁移率的降低明显加强; 复合率较大时(大于10-14 cm3·s-1), 空间电位绝对值随复合率的增大而增大. 研究结果对于揭示空间电子辐照聚合物的充电特性和微观机理、提高航天器充放电故障机理研究水平具有重要科学意义和价值.