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质子辐照和原子氧环境下薄膜二次表面镜的损伤效应

作　者: 曲丽丽
导　师: 杨德庄
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 材料学
关键词: 薄膜二次表面镜原子氧质子辐照损伤机理
分类号: TB383.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要

本文研究了F46/Ag和带有ITO导电膜的F46/Ag两种薄膜二次表面镜材料在质子辐照、原子氧作用下质量损失和表面形貌的变化以及光学性能的演化规律和损伤机理。经原子氧暴露材料所造成的质损与原子氧暴露剂量成正比关系,与原子氧剥蚀效应的质损方程相吻合;随着原子氧暴露剂量的增加,剥蚀效应也不断增加,材料表面由原来平坦形貌逐渐变成“地毯状”形貌;原子氧暴露后太阳吸收率随着原子氧暴露剂量的增加而增大;原子氧与材料表面发生氧化作用形成易挥发的小分子或新结构,是造成质量损失的主要原因;材料表面形貌变化以及其化学成分变化和新结构生成是导致材料的光学性能下降的主要原因原子氧暴露后样品的XPS分析表明材料表面的剥蚀是通过原子氧与材料表面作用形成氧化的小分子挥发物质,同时有一部分氧原子与材料表面碳和氟元素形成了新的化学键而保留在材料的表面,乃至表面发生分解现象,造成材料的质量损失,引起表面形貌变化和光学性能变化。质子辐照试验结果表明两种薄膜材料的光谱反射系数都随着辐照剂量的增加而降低,光谱反射系数在300~600nm的近紫外与可见光光谱区出现明显的吸收,并且随着辐照剂量的增加吸收带宽化并红移。质子辐照后太阳吸收率随着辐照剂量的增加而增大。ITO导电膜具有一定的防护作用。质子与原子氧顺次作用后F46/Ag薄膜材料的质量损失比ITO/F46/Ag薄膜材料的质量损失严重,两种薄膜材料的光学性能变化比单独质子辐照时有所改善。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
第1章绪论  8-24
  1.1 研究课题背景及意义  8-9
  1.2 热控涂层的作用及热控原理  9-12
    1.2.1 航天器热控制技术  10-11
    1.2.2 镀银F46 薄膜型热控涂层  11-12
  1.3 空间环境及其对热控涂层的影响  12-20
    1.3.1 空间带电粒子辐射  12-15
    1.3.2 原子氧  15-19
    1.3.3 空间综合环境效应  19-20
  1.4 空间环境效应的研究现状  20-22
    1.4.1 原子氧效应的研究现状  20-22
    1.4.2 粒子在材料中辐射过程的数值模拟  22
  1.5 本论文研究目的及内容  22-24
第2章材料设备及试验方法  24-29
  2.1 试验材料  24
  2.2 试验设备  24-27
    2.2.1 辐照设备  24-26
    2.2.2 原子氧模拟设备  26-27
  2.3 分析测试设备  27
    2.3.1 光学性能测试  27
    2.3.2 X 射线光电子能谱（XPS）  27
    2.3.3 精密电子天平  27
    2.3.4 金相显微镜  27
  2.4 试验方案  27-29
    2.4.1 原子氧暴露试验方案  27-28
    2.4.2 质子辐照方案  28
    2.4.3 质子与原子氧综合试验方案  28-29
第3章原子氧侵蚀效应  29-39
  3.1 质量损失变化  29-30
  3.2 表面形貌分析  30-32
  3.3 光学性能分析  32-34
  3.4 XPS 分析  34-37
  3.5 本章小结  37-39
第4章质子辐照损伤效应  39-47
  4.1 质子辐照的数值模拟  39-40
  4.2 质子辐照对光学性能的影响  40-44
  4.3 质子辐照后的质量变化  44-45
  4.4 结果讨论  45-46
  4.5 本章小结  46-47
第5章质子与原子氧综合损伤效应  47-53
  5.1 质量损失变化  47-48
  5.2 光学性能变化  48-52
  5.3 本章小结  52-53
结论  53-54
参考文献  54-59
致谢  59

质子辐照和原子氧环境下薄膜二次表面镜的损伤效应

内容摘要

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