一种新型微放电自由电子产生装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供了一种新型微放电自由电子产生装置，包括UV电子源(1)和石英光纤(2)，其特征在于，所述的UV电子源(1)包括UV光源(11)、灯箱(12)和光强度调节装置(13)，所述的UV光源(11)安装在所述的灯箱(12)中，通过灯箱(12)的输出端输出，所述的石英光纤(2)一端与灯箱(12)的输出端连接，石英光纤(2)的另一端穿过微放电检测系统的真空罐(7)的罐壁，并穿过位于真空罐(7)内腔中的实际被测件(0)上的开孔，进入实际被测件(0)的微波行腔内。本实用新型专利技术微放电自由电子产生装置，采用UV(紫外光)电子源，具有自由电子数量精确可控、操作简单、维护方便和试验成本低的特点。

A New Type of Micro-Discharge Free Electron Generator

The utility model provides a novel micro-discharge free electronic generating device, which comprises a UV electronic source (1) and a quartz optical fiber (2), and is characterized in that the UV electronic source (1) includes a UV light source (11), a lamp box (12) and a light intensity regulating device (13). The UV light source (11) is installed in the lamp box (12) and is output through the output end of the lamp box (12), and the one end of the quartz optical fiber (2) and the lamp box (1). 2) The output end is connected, and the other end of the quartz optical fiber (2) passes through the wall of the vacuum tank (7) of the micro-discharge detection system, and through the opening on the actual measured piece (0) in the cavity of the vacuum tank (7), and enters the microwave traveling cavity of the actual measured piece (0). The utility model adopts a UV (ultraviolet) electronic source, which has the characteristics of accurate and controllable number of free electrons, simple operation, convenient maintenance and low test cost.

【技术实现步骤摘要】
一种新型微放电自由电子产生装置
本技术属于微波器件测试
，特别涉及一种新型微放电自由电子产生装置。
技术介绍
近年来，随着国家航天事业的大力发展，以及大功率卫星有效载荷应用需求日益增大，因微放电效应的发生导致整星失效的风险大大增加。为保障载荷在轨有效运转，微放电试验验证作为有效载荷研制过程中的必要环节，其试验条件正面临着严峻挑战。如何通过适当的地面高功率微放电试验手段验证载荷的工作安全性，对保证载荷在轨正常工作具有十分重要的意义。微放电效应产生的前提是存在自由电子源，这类自由电子本身不参与微放电，仅作为一次原电子与材料表面作用产生二次电子并在一定条件下诱发微放电。目前，地面微放电检测试验中自由电子产生的方法通常利用β放射源(如铯-137或者锶-90等)。通过放射源的β射线穿透实际被测件外壁在内部形成自由电子，从而为微放电试验提供初始电子源。但是，放射源成本高，使用和维护复杂，具有辐射性，严重威胁着试验人员的身体健康；且激发出的自由电子数量不可控制。因此，需要一种对试验人员安全，自由电子数量精确可控，且操作简单、维护方便，试验成本低的微放电自由电子产生装置。
技术实现思路
本技术的专利技术目的是提供一种新型微放电自由电子产生装置，采用UV(紫外光)电子源，能够替代β放射源为地面微放电试验提供初始电子源，能够避免对试验人员造成伤害，具有自由电子数量精确可控、操作简单、维护方便和试验成本低的特点。本技术的具体技术方案是一种新型微放电自由电子产生装置，包括UV电子源和石英光纤，其特征在于，所述的UV电子源包括UV光源、灯箱和光强度调节装置，所述的UV光源安装在所述的灯箱中，通过灯箱的输出端输出，所述的光强度调节装置与UV光源的控制端连接，用于调节UV光源的输出强度，所述的石英光纤一端与灯箱的输出端连接，石英光纤的另一端穿过微放电检测系统的真空罐的罐壁，并穿过位于真空罐内腔中的实际被测件上的开孔，进入实际被测件的微波行腔内。更进一步地，还包括试验被测件，所述的试验被测件包括铜制接收板、铜制发射板、绝缘基板和支撑柱，所述的铜制发射板贴覆在所述的绝缘基板的表面，所述的支撑柱用于将所述的铜制接收板支撑在铜制发射板上方，铜制接收板与铜制发射板平行，铜制接收板上具有排气通孔，试验被测件用于在微放电检测系统检测前确定微放电自由电子产生装置的灯箱的输出端的初次输出光功率，在微放电检测系统检测前，先将试验被测件放入真空罐，并将石英光纤插入排气通孔并对准铜制发射板。更进一步地，所述的灯箱的输出端的初次输出光功率为60μW。更进一步地，所述的UV光源的输出波长为254nm，石英光纤的直径为0.70mm。本技术的有益效果是1)本技术微放电自由电子产生装置采用UV电子源替代β放射源激发实际被测件产生自由电子，保证试验人员的身体健康；2)采用现有的紫外光发射结构，结构简单，维护方便，成本低；3)具有光强度调节装置，能够精确控制自由电子数量，提高了微放电检测系统的整体精度；4)带有试验被测件，能够在微放电检测系统实际检测之前，得到初次输出光功率，方便测量，简化操作步骤。附图说明图1为本技术的新型微放电自由电子产生装置的安装结构示意图；图2为本技术的新型微放电自由电子产生装置的试验被测件的结构示意图。具体实施方式下面结合说明书附图对本技术的具体技术方案作进一步地说明。如附图1-2所示，本技术的一种新型微放电自由电子产生装置，包括UV电子源(1)和石英光纤(2)，其特征在于，所述的UV电子源(1)包括UV光源(11)、灯箱(12)、光强度调节装置(13)和电源(14)，所述的UV光源(11)安装在所述的灯箱(12)中，通过灯箱(12)的输出端输出，所述的光强度调节装置(13)与UV光源(11)的控制端连接，用于调节UV光源(11)的输出强度。所述的石英光纤(2)一端与灯箱(12)的输出端连接，石英光纤(2)的另一端穿过微放电检测系统的真空罐(7)的罐壁，并穿过位于真空罐(7)内腔中的实际被测件(0)上的开孔，进入实际被测件(0)的微波行腔内。本技术微放电自由电子产生装置还包括试验被测件(3)，所述的试验被测件(3)包括铜制接收板(31)、铜制发射板(32)、绝缘基板(33)和支撑柱(34)，所述的铜制发射板(32)贴覆在所述的绝缘基板(33)的表面，所述的支撑柱(34)用于将所述的铜制接收板(31)支撑在铜制发射板(32)上方，铜制接收板(31)与铜制发射板(32)平行，铜制接收板(31)上具有排气通孔(35)，试验被测件(3)用于在微放电检测系统检测前确定微放电自由电子产生装置的灯箱(12)的输出端的初次输出光功率，在微放电检测系统检测前，先将试验被测件(3)放入真空罐(7)，并将石英光纤(2)插入排气通孔(35)并对准铜制发射板(32)。本技术微放电自由电子产生装置已经在多家科研单位的微放电效应试验中投入使用。微放电效应试验所用的检测系统包括微波信号发生装置4、微放电检测设备5、微电流测试仪6和真空罐7。试验覆盖多个频段1～2.5GHz，2～4GHz,20～24GHz。试验条件真空度优于1.3×10-3Pa，载波频率1.75GHz，载波脉冲宽度100us，脉冲周期10ms，功放平均功率380W。本技术微放电自由电子产生装置的电源14输出功率200W，灯箱12输出端光功率60μW，UV光源(11)的输出波长为254nm，石英光纤(2)的直径为0.70mm。微放电检测方法可采用调零检测法，调零深度-60dBm。从微电流测试仪6上可读出电流值为0.945nA；在测试过程中利用光强度调节装置13逐渐减弱光功率，从微电流测试仪6上可看出测得的电流值也随之相应减少，与理论分析相符。试验证明UV电子源1在真空环境下，可将自由电子从金属表面激发出来，且激发出的自由电子数量精确可控，可为地面微放电试验提供满足要求的初始电子源。UV电子源1利用光电效应原理，即在真空环境中，紫外光照射到金属表面时，当入射光的频率高于某一极限频率时，在光电效应的作用下，自由电子会从金属表面激发出来，为地面微放电试验提供初始电子源。激发的自由电子能量(Ee)参考下列公式：其中，Ee为激发的自由电子能量；ψ为金属物质逸出功；λ为入射光波长；f为入射光频率(f＝c/λ)。λ＝254nm(电子枪主要工作波长)；ψ＝4.5eV(这里选取铜的逸出功)；c＝3.0×108m/s(光在真空中的传播速度)；h＝6.63×10-34J·s(普朗克常量，单位为焦耳·秒)；e＝1.6×10-19C(一个电子所带电量，单位为库仑)。通过计算可得，单个自由电子的能量Ee＝0.43eV，虽然产生的初始自由电子的能量非常低，但是在外加的射频电场所产生的电场的作用会对电子进行加速，则会产生足够的能量以激发微放电。已知单个光子能量Ep为4.9eV，光子的流量R(光子个数/s)为单位时间内通过某一截面积的光子数，如果已知入射光的光功率P，则可计算出光子数量(n)。波长254nm处紫外光功率应不小于40μW，这里计算在功率为40μW时紫外光1秒内释放的光子数(n)，则有：已知一个具备4.9eV能量的光子每秒可以产生的自由电子数为8.5×10-5个，故5.本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种新型微放电自由电子产生装置，包括UV电子源(1)和石英光纤(2)，其特征在于，所述的UV电子源(1)包括UV光源(11)、灯箱(12)和光强度调节装置(13)，所述的UV光源(11)安装在所述的灯箱(12)中，通过灯箱(12)的输出端输出，所述的光强度调节装置(13)与UV光源(11)的控制端连接，用于调节UV光源(11)的输出强度，所述的石英光纤(2)一端与灯箱(12)的输出端连接，石英光纤(2)的另一端穿过微放电检测系统的真空罐(7)的罐壁，并穿过位于真空罐(7)内腔中的实际被测件(0)上的开孔，进入实际被测件(0)的微波行腔内。

【技术特征摘要】
1.一种新型微放电自由电子产生装置，包括UV电子源(1)和石英光纤(2)，其特征在于，所述的UV电子源(1)包括UV光源(11)、灯箱(12)和光强度调节装置(13)，所述的UV光源(11)安装在所述的灯箱(12)中，通过灯箱(12)的输出端输出，所述的光强度调节装置(13)与UV光源(11)的控制端连接，用于调节UV光源(11)的输出强度，所述的石英光纤(2)一端与灯箱(12)的输出端连接，石英光纤(2)的另一端穿过微放电检测系统的真空罐(7)的罐壁，并穿过位于真空罐(7)内腔中的实际被测件(0)上的开孔，进入实际被测件(0)的微波行腔内。2.如权利要求1所述的一种新型微放电自由电子产生装置，其特征在于，还包括试验被测件(3)，所述的试验被测件(3)包括铜制接收板(31)、铜制发射板(32)、绝缘基板(33)和支撑柱(34)，...

【专利技术属性】
技术研发人员：王春秋，刘鹏，赵丹，
申请(专利权)人：北京优诺信创科技有限公司，
类型：新型
国别省市：北京,11