一种导线地面辐射试验装置及方法
【专利摘要】本发明公开了一种导线地面辐射试验装置。使用本发明能够使得受辐照样品在辐照时连续匀速转动保证样品受辐照剂量均匀沉积。本发明的导线地面辐射试验装置包括辐照源、电动机、电动机转轴、夹具、垂直固定支架、垂直移动支架和水平底座，其中，电动机转轴均速旋转，转速不超过20转/分，且辐照时间内转动圈数大于10；辐射源能量为横坐标为(R2-R1)时、纵坐标在(R1/R2)±15％范围内的剂量沉积曲线对应的能量即为辐射源能量。本发明结构简单，使用方便，能使得高能电子在导线等圆柱形材料中均匀沉积。
【专利说明】一种导线地面辐射试验装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及辐射效应【技术领域】，具体涉及一种导线地面辐射试验装置及方法。
【背景技术】
[0002]在航天器设计中选择材料时必须考虑辐射对材料性能效应的影响，以保证其在空间辐射环境中完成预定的功能，因此材料在空间应用之前必须进行地面辐照试验，地面辐照试验采用的模拟源通常为Y射线源和高能电子。
[0003]闻能电子具有很闻的剂量率，可以缩短试验周期，提闻试验效率，但由于闻能电子的穿透能力有限，限制了高能电子作为辐照模拟源的使用。
[0004]目前使用高能电子作为模拟源时，为了提高高能电子在材料中的沉积深度，采用对样品进行翻面的方法，此种方法对于平板材料，使用相同能量的电子，可以有效提高可辐照材料的厚度，然而对与空间辐射效应评价中常用的导线等圆柱形材料，则会使在材料中的剂量沉积均匀性变差。
【发明内容】
[0005]有鉴于此，本发明提供了一种导线地面辐射试验装置，能够使得受辐照样品在辐照时连续匀速转动保证样品受辐照剂量均匀沉积。
[0006]本发明的导线地面辐射试验装置，包括辐照源、电动机、电动机转轴、夹具、垂直固定支架、垂直移动支架和水平底座，其中，垂直固定支架固定安装在水平底座上；电动机固定安装在垂直固定支架上，电动机转轴穿过垂直固定支架；夹具固定安装在电动机转轴上；垂直移动支架安装在水平底座上，与垂直固定支架相对，可沿水平底座移动；垂直移动支架在电动机转轴的相对位置设有开孔；其中，电动机转轴均速旋转，转速不超过20转/分，且辐照时间内转动圈数大于10;
[0007]辐射源能量的确定方式为:从导线的绝缘层材料的剂量沉积曲线组中找到横坐标为(R2-R1)时、纵坐标在OVR2) ±15%范围内的剂量沉积曲线，剂量沉积曲线对应的能量即为辐射源能量，其中，R2为导线绝缘层的半径，R1为导线铜芯的半径。
[0008]其中，所述夹具、垂直固定支架、垂直移动支架和水平底座采用硬铝材料制成。
[0009]一种采用上述导线地面辐射试验装置进行导线地面辐射试验方法，包括如下步骤:
[0010]步骤1，将导线放置在导线地面辐射试验装置上，导线一端由夹具固定，另一端放置在垂直移动支架的孔内，根据导线长度设置垂直移动支架与垂直固定支架之间的距离；
[0011]步骤2，将导线地面辐射试验装置放置在辐照源下方，调整电动机转速，使得电动机匀速旋转，并且在规定的辐照时间内转动圈数超过10，且电动机转速不超过20转/分；
[0012]步骤3，根据不同能量高能电子在导线绝缘层材料中的剂量沉积曲线，选择横坐标为(R2-R1)时、纵坐标在OVR2) ±15%范围内的剂量沉积曲线，剂量沉积曲线对应的能量即为辐射源能量，辐照剂量率为要求剂量率，对导线进行辐照试验，辐照规定的辐照时间。
[0013]有益效果:
[0014]本发明结构简单，使用方便，能使得高能电子在导线等圆柱形材料中均匀沉积。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1为本发明装置结构示意图。
[0016]图2为导线规格示意图。
[0017]图3为典型高能电子(IMev)在材料(聚四氟乙烯)中的剂量沉积曲线。
[0018]图4为导线辐照时示意图。
[0019]其中，1-电动机(附减速装置)，2-电动机转轴，3-夹具，4-垂直固定支架，5-垂直移动支架，6-水平底座，7-导线。
【具体实施方式】
[0020]下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
[0021]本发明提供了一种导线地面辐射试验装置，如图1所示，包括电动机1、电动机转轴2、夹具3、垂直固定支架4、垂直移动支架5和水平底座6，其中，垂直固定支架4固定安装在水平底座6上；电动机I固定安装在垂直固定支架4上，电动机转轴2穿过垂直固定支架4 ;夹具3固定安装在电动机转轴2上，用于夹住导线7 ;垂直移动支架5安装在水平底座6上，与垂直固定支架4相对，垂直移动支架5在电动机转轴2的相对位置设有开孔，用于支撑导线7，垂直移动支架5可沿水平底座移动，根据导线7的长度设置垂直固定支架4与垂直移动支架5之间的距离。
[0022]本发明采用这种运动装置使样品材料在辐照时进行匀速旋转，使辐照剂量在材料中均匀沉积，适合导线等圆柱形材料的高能电子辐照试验。
[0023]其中，由于铝在辐照时，对辐照场影响较小，因此，夹具3、垂直固定支架4、垂直移动支架5和水平底座6采用硬铝材料制成。
[0024]考虑到电动机I旋转时不能完全控制电动机转轴2旋转整圈，导致出现辐照不均匀的情况，分析可知，辐照时间内，当电动机转动圈数大于10时，可以保证不均匀性小于5%，因此，在辐照试验时，控制辐照时间内电动机转动圈数大于10。同时，如果电动机转速过快，导线7在垂直移动支架5处可能会被磨损，因此，一般控制电动机转速不超过20转/分。为此，在电动机上附加减速装置以实现电动机转速控制。
[0025]导线匀速转动时，电子束能量的大小也对沉积的均匀性有影响，能量太小，则在转动期间内不能实现均匀沉积；能量太大，则沉积深度穿过受辐照的半边但又未能完全穿透整个材料，影响另一半的沉积均匀性；如果能量足够大，沉积深度大于材料的直径，则不需要本发明装置就可以实现辐照试验。
[0026]对于导线等这种圆柱体，如图2所示，包括绝缘层和铜芯，其中，绝缘层的半径为R2，铜芯的半径为R1，考虑到电子束辐照在圆柱体内层时，虽然能量减小了，但同时其辐照面积也减小了，因此，可以采用同一辐照密度(辐照能量/辐照面积)的方式实现圆柱体内外的辐照均匀性，即:
a — ο,
[0027]蘇=^
[0028]其中，2 π R2是半径为R2的圆周长，即将半径为R2的圆柱拉伸成平面时的表面积；2 π R1是半径为R1的圆周长，即将半径为R1的圆柱拉伸成平面时的表面积；D2是特定能量的电子沉积在表面的能量办是对应的沉积在(R2-R1)处的能量。
[0029]由于电子束剂量沉积曲线与辐照材料、电子束能量有关，因此，确定辐照材料后，采用不同能量的电子束对导线绝缘层材料进行辐照，获得剂量沉积曲线组；在剂量沉积曲线组中，选择横坐标为(R2-R1)时、纵坐标在(?/?) ±15%范围内的剂量沉积曲线,该剂量沉积曲线对应的电子能量即为选定的电子束能量。
[0030]例如，某导线外层绝缘材料为聚四氟乙烯，其半径R2为4mm;内层为铜芯，半径R1为Imm ;需要电子辐照10分钟。首先将导线放置在导线地面辐射试验装置上，导线一端由夹具3固定，另一端放置在垂直移动支架5的孔内，根据导线长度设置垂直移动支架5与垂直固定支架4之间的距离；然后将导线地面辐射试验装置放置在电子束下方，如图4所示，将不需要辐照的地方进行屏蔽，调整电动机转速为10转/分，根据R2-R1 = 3mm, 2 Ji札/2 Ji R2=1/4 = 25%,以及高能电子(IMev)在聚四氟乙烯材料中的剂量沉积曲线(图3)可知，IMeV电子束符合要求，因此，选择电子束能量为IMeV，剂量率为要求剂量率对导线进行辐照试验，辐照时间为10分钟。由此，可以确保导线受辐照剂量的均匀性。
[0031]综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种导线地面辐射试验装置，其特征在于，包括:辐照源、电动机(1)、电动机转轴(2)、夹具(3)、垂直固定支架(4)、垂直移动支架(5)和水平底座￠)，其中，垂直固定支架(4)固定安装在水平底座(6)上；电动机(1)固定安装在垂直固定支架(4)上，电动机转轴(2)穿过垂直固定支架(4);夹具(3)固定安装在电动机转轴(2)上；垂直移动支架(5)安装在水平底座(6)上，与垂直固定支架(4)相对，可沿水平底座移动；垂直移动支架(5)在电动机转轴(2)的相对位置设有开孔；其中，电动机转轴(2)均速旋转，转速不超过20转/分，且辐照时间内转动圈数大于10 ； 辐射源能量的确定方式为:从导线的绝缘层材料的剂量沉积曲线组中找到横坐标为取-札)时、纵坐标在0VR2) ±15%范围内的剂量沉积曲线，剂量沉积曲线对应的能量即为辐射源能量，其中，R2为导线绝缘层的半径，R:为导线铜芯的半径。
2.如权利要求1所述的导线地面辐射试验装置，其特征在于，所述夹具(3)、垂直固定支架(4)、垂直移动支架(5)和水平底座(6)采用硬铝材料制成。
3.一种导线地面辐射试验方法，其特征在于，采用如权利要求1或2所述的导线地面辐射试验装置进行辐照试验，具体步骤如下: 步骤1，将导线放置在导线地面辐射试验装置上，导线一端由夹具(3)固定，另一端放置在垂直移动支架(5)的孔内，根据导线长度设置垂直移动支架(5)与垂直固定支架(4)之间的距离； 步骤2，将导线地面辐射试验装置放置在辐照源下方，调整电动机转速，使得电动机匀速旋转，并且在规定的辐照时间内转动圈数超过10，且电动机转速不超过20转/分； 步骤3，根据不同能量高能电子在导线绝缘层材料中的剂量沉积曲线，选择横坐标为取-札)时、纵坐标在0VR2) ±15%范围内的剂量沉积曲线，剂量沉积曲线对应的能量即为辐射源能量，辐照剂量率为要求剂量率，对导线进行辐照试验，辐照规定的辐照时间。
【文档编号】B64G7/00GK104267051SQ201410449823
【公开日】2015年1月7日 申请日期:2014年9月5日 优先权日:2014年9月5日
【发明者】冯展祖, 李存惠, 杨生胜, 把得东, 高欣, 田海, 薛玉雄, 史亮 申请人:兰州空间技术物理研究所