引力參考傳感器（又稱(chēng)慣性傳感器）是空間引力波探測(cè)等任務(wù)中的關(guān)鍵載荷,其中檢測(cè)質(zhì)量塊經(jīng)歷各種宇宙環(huán)境之后,由于部分高能粒子的作用,檢測(cè)質(zhì)量塊上會(huì)逐漸積累電荷,這些累積的電荷隨時(shí)間增長(zhǎng)到一定的程度時(shí),引起的噪聲會(huì)影響航天器無(wú)拖曳控制和相關(guān)任務(wù)科學(xué)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。本文分析了檢測(cè)質(zhì)量塊的電荷積累機(jī)制,介紹了幾種利用光電效應(yīng)對(duì)檢測(cè)質(zhì)量塊進(jìn)行電荷控制的結(jié)構(gòu),并設(shè)計(jì)了利用250 nm紫外光對(duì)檢測(cè)質(zhì)量塊電荷進(jìn)行控制的實(shí)驗(yàn),最后對(duì)檢測(cè)質(zhì)量塊電荷控制方法進(jìn)行了總結(jié)。 

【文章來(lái)源】：真空與低溫. 2020,26(02)

【文章頁(yè)數(shù)】：7 頁(yè)

【部分圖文】：

利用光電效應(yīng)進(jìn)行的檢測(cè)質(zhì)量塊電荷控制原理圖

圖2[7]是檢測(cè)質(zhì)量塊和其電極籠的結(jié)構(gòu)示意圖。檢測(cè)質(zhì)量塊為直徑1.9 cm的石英球體，表面鍍有一層1.3μm厚的鈮薄膜；電極籠內(nèi)表面鍍有0.02μm厚的鈦膜，檢測(cè)質(zhì)量塊至電極籠內(nèi)表面距離為30μm。檢測(cè)質(zhì)量塊在650 km極地軌道上的電荷積累主要有三種機(jī)制[7]：宇宙輻射、檢測(cè)質(zhì)量塊懸浮和檢測(cè)質(zhì)量塊自旋。宇宙輻射充電機(jī)制主要是高能質(zhì)子以速率6×109（質(zhì)子/y）注入檢測(cè)質(zhì)量塊，使檢測(cè)質(zhì)量塊以大約1V/y的速率正充電。檢測(cè)質(zhì)量塊懸浮和自旋機(jī)制引起的充電難以估計(jì)，并且只發(fā)生在實(shí)驗(yàn)開(kāi)始的時(shí)候。檢測(cè)質(zhì)量塊在650 km極地軌道上1個(gè)星期的平均電荷積累超過(guò)15 mV。GP-B任務(wù)中采用的紫外光由兩盞10μW、254 nm射頻放電汞燈提供，由光纖傳導(dǎo)至檢測(cè)質(zhì)量塊，檢測(cè)質(zhì)量塊的光電發(fā)射效率大約在20～200 fA/μW之間[12]。

圖3是GP-B電荷控制系統(tǒng)地面測(cè)試結(jié)構(gòu)圖[7]。該地面測(cè)試是在室溫，壓力為1.33×10-5Pa下進(jìn)行的。如圖3所示，通過(guò)光纖引導(dǎo)紫外光照射在檢測(cè)質(zhì)量塊上。由于紫外光線在檢測(cè)質(zhì)量塊上的反射能夠照射在電荷控制電極上，因此，檢測(cè)質(zhì)量塊和電荷控制電極都能由于光電效應(yīng)發(fā)射出光電子�？赏ㄟ^(guò)調(diào)節(jié)電荷控制電極和檢測(cè)質(zhì)量塊之間的偏壓來(lái)控制光電流的流向。在該裝置中，通過(guò)導(dǎo)線將檢測(cè)質(zhì)量塊直接與電流計(jì)連接，測(cè)量光電流的大小。該地面測(cè)試通過(guò)調(diào)節(jié)偏壓+18 V、-18 V、0 V獲得檢測(cè)質(zhì)量塊控制電勢(shì)，如圖4所示。圖4 調(diào)節(jié)偏壓獲得檢測(cè)質(zhì)量塊控制電勢(shì)的地面測(cè)試結(jié)果

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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