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带电粒子辐照下石英玻璃和光学器件损伤性能研究

王宏利  
【摘要】: 光学系统是空间遥感器和很多其他卫星上的重要有效载荷,光学系统的反射镜与透镜在空间环境因素的作用下,光学性能退化,将影响整个系统的使用寿命。深入研究光学反射镜和透镜在空间辐照环境下的损伤效应与机理,具有十分重要的理论意义和工程应用价值。 本文在带电粒子与物质相互作用的基本理论基础上,研究能量在60~200keV范围内质子和电子对石英玻璃的辐照效应,提出石英玻璃低能带电粒子辐照下非弹性电离损伤的物理模型,建立非弹性电离效应产生的带电离子满足的速率方程,给出电离效应产生的带电离子、电子浓度的解析表达式。以非弹性电离损伤的物理模型为基础,研究带电粒子辐照下石英玻璃光密度的变化和石英玻璃低能带电粒子辐照损伤状况,应用该模型对已有试验数据进行理论模拟分析。 在对质子辐照下光学反射镜性能演化规律分析的基础上,计算了辐照下反射镜各膜层内入射光波的能量损失,并建立了质子辐照下光学反射镜反射性能演化的理论模型,该模型给出了反射镜积分反射率与辐照剂量之间的关系。利用该模型对60~200keV质子辐照试验积分反射率结果进行理论模拟,同时,分析理论模拟参量与辐照粒子能量之间的关系,对进行其它能量的辐照试验具有一定的指导作用。 分析镀有增透膜的平面透镜在带电粒子辐照下的损伤效应,建立带电粒子辐照下平面透镜透射性能演化的理论模型,该模型给出了透镜透过率与辐照剂量之间的变化关系。在该模型的基础上,分别对60keV、160keV的质子、电子辐照试验透过率结果进行理论模拟。


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