光照下介质材料电阻率测试装置及方法
【专利摘要】本发明提供一种光照下介质材料电阻率测试装置及方法。一种光照下介质材料电阻率测试装置包括：靶室、用于模拟光照环境的太阳模拟器、石英窗、真空抽气系统、介质材料、用于控制介质材料保持温度恒定的温度控制装置、工作台、电压源、给温度控制装置供电的电源和静电计；石英窗安装在靶室的顶部；工作台安装在靶室的底面上；温度控制装置放置于工作台上；介质材料放置于温度控制装置上；电压源、电源、静电计、太阳模拟器和真空抽气系统分别位于靶室外部；电压源的一端与介质材料的电压极相连，另一端接地；电源与温度控制装置相连；静电计的一端与介质材料的保护电极相连，静电计的另一端接地。本发明可以提高光照下介质材料电阻率测试的准确度。
【专利说明】光照下介质材料电阻率测试装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及测量【技术领域】，特别涉及一种光照下介质材料电阻率测试装置及方法。
【背景技术】
[0002]在空间发生磁层亚暴时，卫星的阴影区表面充电至数千伏(负电位)，而光照表面仍保持在正几伏，因此阴影区和非阴影区介质表面间会产生较高电位差。再加上阴影区和非阴影区之间有巨大的温差，而温度对介质材料的电阻率也会带来影响。在这种情况下，由于不同介质材料的电阻率特性不同，不同材料间将会产生严重的不等量带电，一旦两种材料之间的电位差超过静电击穿阈值，就会发生静电放电，将给卫星的在轨安全和稳定运行带来巨大的威胁。因此介质材料在光照下和不同温度下的电阻率会对卫星带电电位和结构电位产生影响，介质材料电阻率是影响卫星带电的一个重要因素。
[0003]伴随着我国卫星技术的不断进步，为了满足卫星长寿命、高性能、高可靠和高精度的需求，亟需开展在光照作用下和不同温度下介质材料电阻率的测试研究，这将是卫星充放电研究和分析中必不可少的一项重要内容。
【发明内容】
[0004]在下文中给出关于本发明的简要概述，以便提供关于本发明的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本发明的穷举性概述。它并不是意图确定本发明的关键或重要部分，也不是意图限定本发明的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。
[0005]本发明提供一种光照下介质材料电阻率测试装置及方法，以提高光照下介质材料电阻率测试的准确度。
[0006]本发明提供了一种光照下介质材料电阻率测试装置，包括:靶室、用于模拟光照环境的太阳模拟器、用于透光的石英窗、用于将所述靶室抽成真空的真空抽气系统、介质材料、用于控制所述介质材料保持温度恒定的温度控制装置、工作台、电压源、给所述温度控制装置供电的电源和静电计；
[0007]其中，所述石英窗安装在所述靶室的顶部；所述工作台安装在所述靶室的底面上；所述温度控制装置放置于所述工作台上；所述介质材料放置于所述温度控制装置上，所述介质材料上表面镀有环电极和保护电极，所述介质材料的下表面镀有电压极，所述电压极与位于所述靶室外部的电压源相连，所述保护电极与位于所述靶室外部的静电计相连，所述环电极接地；
[0008]所述电压源、电源、静电计、太阳模拟器和真空抽气系统分别位于所述靶室外部；所述电压源的一端与介质材料的电压极相连，所述电压源的另一端接地；所述电源与所述温度控制装置相连；所述静电计的一端与介质材料的保护电极相连，所述静电计的另一端接地；所述太阳模拟器正对所述石英窗且位于所述石英窗的上方；所述真空抽气系统紧贴所述靶室的外壁。
[0009]本发明还提供了一种光照下介质材料电阻率测试方法，其特征在于，使用如上述任一所述的光照下介质材料电阻率测试装置；所述光照下介质材料电阻率测试方法包括:
[0010]将介质材料放置于靶室中位于工作台上方的温度控制装置上，所述介质材料上表面镀有环电极和保护电极，所述介质材料的下表面镀有电压极；
[0011]开启真空抽气系统将所述靶室抽真空；
[0012]开启太阳模拟器模拟光照环境；
[0013]开启电源给所述温度控制装置供电，所述温度控制装置控制所述介质材料保持温度恒定；
[0014]开启电压源给介质材料的电压极施加电压；
[0015]通过静电计测量介质材料的保护电极的漏电流；
[0016]通过电压源施加的电压值和所述静电计测量得到的保护电极的漏电流，计算所述介质材料在不同光照和不同温度下的电阻率。
[0017]与现有技术相比，本发明包括以下优点:
[0018]本发明提供的光照下介质材料电阻率测试装置，可以通过太阳模拟器较好地模拟光照环境，光照透过靶室的顶部的石英窗照在介质材料上，通过太阳模拟器可以模拟不同太阳常数的光照强度，通过温度控制装置控制介质材料保持在不同温度，然后通过电压源给介质材料的电压极施加的电压U，和通过静电计测量得到的介质材料的保护电极的漏电流I，就可以计算得到介质材料在不同光照和不同温度下的介质材料的电阻率。例如，太阳模拟器模拟一个太阳常数的光照强度，温度控制装置控制介质材料保持在100°c，就可以通过本发明提供的光照下介质材料电阻率测试装置，得到介质材料在一个太阳常数的光照下和100°c的温度下的电阻率。由于太阳模拟器可以精确的控制光照强度，温度控制装置可以保证介质材料的温度稳定，因此可以提高介质材料电阻率的测试精度，即采用本发明提供的光照下介质材料电阻率测试装置，可以提高光照下介质材料电阻率测试的准确度，并且可以测量不同光照和不同温度下介质材料的电阻率。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0020]图1为本发明实施例提供的一种光照下介质材料电阻率测试装置的结构框图；
[0021]图2为本发明实施例提供的介质材料的电极示意图；
[0022]图3为本发明实施例提供的一种光照下介质材料电阻率测试方法的流程图。
[0023]附图标记:
[0024]1-靶室；2_太阳模拟器；3_石英窗；4_真空抽气系统；5_介质材料；6_电压极；7-温度控制装置；8_工作台；9_电压源；10_电源；11_静电计；12_环电极；13_保护电极；14-环电极和保护电极的间隙。【具体实施方式】
[0025]为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。在本发明的一个附图或一种实施方式中描述的元素和特征可以与一个或更多个其它附图或实施方式中示出的元素和特征相结合。应当注意，为了清楚的目的，附图和说明中省略了与本发明无关的、本领域普通技术人员已知的部件和处理的表示和描述。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0026]实施例一:
[0027]参照图1，是本发明实施例一种光照下介质材料电阻率测试装置的结构框图，本实施例中光照下介质材料电阻率测试装置具体可以包括:靶室、用于模拟光照环境的太阳模拟器、用于透光的石英窗、用于将所述靶室抽成真空的真空抽气系统、介质材料、用于控制所述介质材料保持温度恒定的温度控制装置、工作台、电压源、给所述温度控制装置供电的电源和静电计。
[0028]如图1所示，所述石英窗3安装在所述靶室I的顶部；所述工作台8安装在所述靶室I的底面上；所述温度控制装置7放置于所述工作台8上；所述介质材料5放置于所述温度控制装置7上，所述介质材料5上表面镀有环电极12和保护电极13，所述介质材料5的下表面镀有电压极6，所述电压极6与位于所述靶室I外部的电压源9相连，所述保护电极13与位于所述靶室外部的静电计11相连，所述环电极12接地；
[0029]所述电压源9、电源10、静电计11、太阳模拟器2和真空抽气系统4分别位于所述靶室I外部；所述电压源9的一端与介质材料5的电压极6相连，所述电压源9的另一端接地；所述电源10与所述温度控制装置7相连；所述静电计11的一端与介质材料5的保护电极13相连，所述静电计11的另一端接地；所述太阳模拟器2正对所述石英窗3且位于所述石英窗3的上方；所述真空抽气系统4紧贴所述靶室I的外壁。
[0030]需要说明的是，介质材料5上表面镀的环电极12和保护电极13中间有一定间隙，如图2所示，为介质材料的电极示意图，外圈的环形为环电极12，保护电极13为圆形电极，图中14表示环电极12和保护电极13的间隙。在本发明的一种优选实施例中，所述环电极12、保护电极13和/或电压极6为采用溅射法镀的金属电极。在本发明的另一种优选实施例中，所述静电计的型号为Keithley6517B。
[0031]需要说明的是，太阳模拟器可以模拟一定太阳常数的光照强度，在本发明的一种优选实施例中，利用太阳模拟器模拟一个太阳常数的光照强度。温度控制装置可以控制介质材料保持在一定温度范围内，在本发明的一种优选实施例中，温度控制装置将所述介质材料的温度恒定在50?150°C范围内的任一温度值。
[0032]需要说明的是，上述电压源9可以给介质材料5的电压极6施加电压U，通过静电计11可以测量介质材料5的保护电极13的漏电流I，依据上述电压U和漏电流I，通过U/I，可以计算得到介质材料的电阻率R。
[0033]本实施例提供的光照下介质材料电阻率测试装置，可以通过太阳模拟器较好地模拟光照环境，光照透过靶室的顶部的石英窗照在介质材料上，通过太阳模拟器可以模拟不同太阳常数的光照强度，通过温度控制装置控制介质材料保持在不同温度，然后通过电压源给介质材料的电压极施加的电压U，和通过静电计测量得到的介质材料的保护电极的漏电流I，就可以计算得到介质材料在不同光照和不同温度下的介质材料的电阻率。例如，太阳模拟器模拟一个太阳常数的光照强度，温度控制装置控制介质材料保持在100°c，就可以通过本实施例提供的光照下介质材料电阻率测试装置，得到介质材料在一个太阳常数的光照下和100°C的温度下的电阻率。由于太阳模拟器可以精确的控制光照强度，温度控制装置可以保证介质材料的温度稳定，因此可以提高介质材料电阻率的测试精度，即采用本实施例提供的光照下介质材料电阻率测试装置，可以提高光照下介质材料电阻率测试的准确度，并且可以测量不同光照和不同温度下介质材料的电阻率。
[0034]实施例二:
[0035]参照图3，是本发明实施例一种光照下介质材料电阻率测试方法的流程图，本实施例可以采用实施例一中描述的任一种光照下介质材料电阻率测试装置。本实施例中光照下介质材料电阻率测试方法具体可以包括以下步骤:
[0036]步骤100，将介质材料放置于靶室中位于工作台上方的温度控制装置上，所述介质材料上表面镀有环电极和保护电极，所述介质材料的下表面镀有电压极。在本发明的一种优选实施例中，所述环电极、保护电极和/或电压极为采用溅射法镀的金属电极。介质材料的电极示意图如图2所述，具体描述参见实施例一的相关说明，本实施在此不做赘述。
[0037]步骤101，开启真空抽气系统将所述靶室抽真空。在本发明的一种优选实施例中，所述步骤101开启真空抽气系统将所述靶室抽真空，具体可以包括:开启真空抽气系统；将所述靶室抽至真空度高于5.0X IO-3Pa的真空。
[0038]步骤102，开启太阳模拟器模拟光照环境。需要说明的是，太阳模拟器可以较好地模拟光照环境，光照可以透过靶室顶部的石英窗照在介质材料上。在本发明的一种优选实施例中，所述步骤102开启太阳模拟器模拟光照环境，具体可以包括:开启太阳模拟器；模拟一个太阳常数的光照强度。
[0039]步骤103，开启电源给所述温度控制装置供电，所述温度控制装置控制所述介质材料保持温度恒定。在本发明的一种优选实施例中，所述步骤103温度控制装置控制所述介质材料保持温度恒定，包括:温度控制装置将所述介质材料的温度恒定在50?150°C范围内的任一温度值。这里保持温度恒定，可以保持在不同的恒定值，例如，温度控制装置将所述介质材料的温度恒定在60°C，温度控制装置也可以将所述介质材料的温度恒定在100。。。
[0040]步骤104，开启电压源给介质材料的电压极施加电压。在本发明的一种优选实施例中，所述步骤104开启电压源给介质材料的电压极施加电压，具体可以包括:开启电压源；给介质材料的电压极施加O?1000V范围内的电压。本实施例中将所述电压源给介质材料施加的电压记为U。
[0041]步骤105，通过静电计测量介质材料的保护电极的漏电流。在本发明的一种优选实施例中，所述步骤105通过静电计测量介质材料的保护电极的漏电流，包括:采用型号为Keithley6517B的静电计测量介质材料的保护电极的漏电流。当然也可以采用其他型号的静电计测量介质材料的保护电极的漏电流，本实施例对此不作限制。本实施例中将所述静电计测得的介质材料的保护电极的漏电流记为I。
[0042]步骤106，通过电压源施加的电压值和所述静电计测量得到的保护电极的漏电流，计算所述介质材料在不同光照和不同温度下的电阻率。本实施例可以通过电压源施加的电压值U和所述静电计测量得到的保护电极的漏电流I，通过U/I计算得到介质材料的电阻率。
[0043]本实施例提供的光照下介质材料电阻率测试方法，可以通过开启太阳模拟器较好地模拟光照环境，通过温度控制装置控制介质材料保持在不同温度，然后开启电压源给介质材料的电压极施加电压，通过静电计测量介质材料的保护电极的漏电流，最后通过电压源施加的电压值U和所述静电计测量得到的保护电极的漏电流I，计算U/I得到所述介质材料在不同光照和不同温度下的电阻率R。例如，太阳模拟器模拟一个太阳常数的光照强度，温度控制装置控制介质材料保持在100°C，就可以通过本实施例提供的光照下介质材料电阻率测试方法，得到介质材料在一个太阳常数的光照下和100°c的温度下的电阻率。由于太阳模拟器可以精确的控制光照强度，温度控制装置可以保证介质材料的温度稳定，因此可以提高介质材料电阻率的测试精度，即采用本实施例提供的光照下介质材料电阻率测试方法，可以提高光照下介质材料电阻率测试的准确度，并且可以测量不同光照和不同温度下介质材料的电阻率。
[0044]在本发明上述各实施例中，实施例的序号和/或先后顺序仅仅便于描述，不代表实施例的优劣。对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
[0045]本领域普通技术人员可以理解:实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括:只读存储器(Read-Only Memory,简称 ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory,简称 RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
[0046]在本发明的装置和方法等实施例中，显然，各部件或各步骤是可以分解、组合和/或分解后重新组合的。这些分解和/或重新组合应视为本发明的等效方案。同时，在上面对本发明具体实施例的描述中，针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施方式中使用，与其它实施方式中的特征相组合，或替代其它实施方式中的特征。
[0047]应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、要素、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、要素、步骤或组件的存在或附加。
[0048]最后应说明的是:虽然以上已经详细说明了本发明及其优点，但是应当理解在不超出由所附的权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下可以进行各种改变、替代和变换。而且，本发明的范围不仅限于说明书所描述的过程、设备、手段、方法和步骤的具体实施例。本领域内的普通技术人员从本发明的公开内容将容易理解，根据本发明可以使用执行与在此所述的相应实施例基本相同的功能或者获得与其基本相同的结果的、现有和将来要被开发的过程、设备、手段、方法或者步骤。因此，所附的权利要求旨在在它们的范围内包括这样的过程、设备、手段、方法或者步骤。
【权利要求】
1.一种光照下介质材料电阻率测试装置，其特征在于，包括: 靶室、用于模拟光照环境的太阳模拟器、用于透光的石英窗、用于将所述靶室抽成真空的真空抽气系统、介质材料、用于控制所述介质材料保持温度恒定的温度控制装置、工作台、电压源、给所述温度控制装置供电的电源和静电计； 其中，所述石英窗安装在所述靶室的顶部；所述工作台安装在所述靶室的底面上；所述温度控制装置放置于所述工作台上；所述介质材料放置于所述温度控制装置上，所述介质材料上表面镀有环电极和保护电极，所述介质材料的下表面镀有电压极，所述电压极与位于所述靶室外部的电压源相连，所述保护电极与位于所述靶室外部的静电计相连，所述环电极接地； 所述电压源、电源、静电计、太阳模拟器和真空抽气系统分别位于所述靶室外部；所述电压源的一端与介质材料的电压极相连，所述电压源的另一端接地；所述电源与所述温度控制装置相连；所述静电计的一端与介质材料的保护电极相连，所述静电计的另一端接地；所述太阳模拟器正对所述石英窗且位于所述石英窗的上方；所述真空抽气系统紧贴所述靶室的外壁。
2.根据权利要求1所述的光照下介质材料电阻率测试装置，其特征在于: 所述环电极、保护电极和/或电压极为采用溅射法镀的金属电极。
3.根据权利要求1所述的光照下介质材料电阻率测试装置，其特征在于: 所述静电计的型号为Keithley6517B。
4.一种光照下介质材料电阻率测试方法，其特征在于，使用如权利要求1-3任一所述的光照下介质材料电阻率测试装置；所述光照下介质材料电阻率测试方法包括:` 将介质材料放置于靶室中位于工作台上方的温度控制装置上，所述介质材料上表面镀有环电极和保护电极，所述介质材料的下表面镀有电压极； 开启真空抽气系统将所述靶室抽真空； 开启太阳模拟器模拟光照环境； 开启电源给所述温度控制装置供电，所述温度控制装置控制所述介质材料保持温度恒定; 开启电压源给介质材料的电压极施加电压； 通过静电计测量介质材料的保护电极的漏电流； 通过电压源施加的电压值和所述静电计测量得到的保护电极的漏电流，计算所述介质材料在不同光照和不同温度下的电阻率。
5.根据权利要求4所述的光照下介质材料电阻率测试方法，其特征在于: 所述环电极、保护电极和/或电压极为采用溅射法镀的金属电极。
6.根据权利要求4所述的光照下介质材料电阻率测试方法，其特征在于，所述开启真空抽气系统将所述靶室抽真空，包括: 开启真空抽气系统； 将所述靶室抽至真空度高于5.0X KT3Pa的真空。
7.根据权利要求4所述的光照下介质材料电阻率测试方法，其特征在于，所述开启太阳模拟器模拟光照环境，包括: 开启太阳模拟器；模拟一个太阳常数的光照强度。
8.根据权利要求4所述的光照下介质材料电阻率测试方法，其特征在于，所述温度控制装置控制所述介质材料保持温度恒定，包括: 温度控制装置将所述介质材料的温度恒定在50~150°C范围内的任一温度值。
9.根据权利要求4所述的光照下介质材料电阻率测试方法，其特征在于，所述开启电压源给介质材料的电压极施加电压，包括: 开启电压源； 给介质材料的电压极施加O~1000V范围内的电压。
10.根据权利要求4所述的光照下介质材料电阻率测试方法，其特征在于，所述通过静电计测量介质材料的保护电极的漏电流，包括: 采用型号为Keithley6517B 的静电计测量介质材料的保护电极的漏电流。
【文档编号】G01R27/14GK103760422SQ201310722884
【公开日】2014年4月30日 申请日期:2013年12月24日 优先权日:2013年12月24日
【发明者】王俊, 李得天, 杨生胜, 秦晓刚, 柳青, 史亮, 汤道坦, 陈益峰, 赵呈选 申请人:兰州空间技术物理研究所