中國科學院上海應用物理研究所承接了其中綜合艙和器件艙三臺高壓電子加速器及其束線(1.0 MeV、1.2 MeV和200 keV)的設計與建造任務,其中1.2 MeV電子加速器是系統級綜合輻照試驗艙的電子輻射源之一。
隨著航天事業的發展,人類空間探索的需求日益增加。各種航天器(如宇宙飛船、導航衛星、空間站等)需要長時間在空間環境中運行,但航天器在軌運行時,會脫離大氣層的保護,直接受到空間環境中的電子輻射、質子輻射和重離子沖擊等影響,使其工作異常或發生故障[1?6]。為了不斷提升我國航天器在空間環境中的使用壽命和性能,探究航天器材料、器件和系統在空間環境中的動態行為規律和多尺度損傷機理至關重要。在此背景下,國家“十二五”重點規劃項目“空間環境地面模擬裝置”獲批,并由哈爾濱工業大學承建。
1.2 MeV電子加速器主體位于建筑的三層,加速器束流傳輸線包括約4 m長的水平段和10 m長的45°傾斜段,電子束將通過傳輸線末端的掃描磁鐵,對位于綜合艙內水平樣品臺上的被輻照物進行掃描照射,如圖1所示。與傳統的輻照加工技術[7-12]不同(通常的輻照加工中,束流一般為垂直掃描照射輻照產品),45°傾斜入射對輻照不均勻度指標的實現帶來了新的挑戰。表1為加速器輻照平面的束流掃描參數要求,掃描面積為1 000 mm×1 000 mm。本文介紹了1.2 MeV電子加速器的掃描系統,包括掃描磁鐵、掃描電源和掃描不均勻度測量裝置等的設計和現場測試結果。
譯
圖1 1.2 MeV/10 mA電子加速器整體布局圖
空間環境地面模擬裝置(Space Environment Simulation and Research Infrastructure,SESRI)為哈爾濱工業大學承建的國家“十二五”重大科技基礎設施項目,用于模擬空間輻照環境,研究空間帶電粒子對航空航天器件性能的影響效應。1.2 MeV/10 mA電子加速器是SESRI最大的綜合輻照試驗艙的電子輻照源之一,可提供最高能量與最大流強分別為1.2 MeV與10 mA的電子束。本文基于1.2 MeV電子加速器的總體設計要求,主要介紹掃描系統中掃描磁鐵、掃描電源和掃描不均勻度測量裝置的研制及實驗驗證,重點介紹了45°斜入射樣品臺給掃描不均勻度帶來的特殊問題及解決方法。實驗結果表明:1.2 MeV電子加速器的掃描面積可達1 000 mm×1 000 mm,掃描不均勻度小于10%,達到了設計指標,從而也驗證了技術方案與技術路線的正確性。