一种空间微小碎片的探测方法

摘要

本发明涉及一种空间微小碎片的探测方法，属于空间环境探测技术领域。探测薄膜由上到下包括俘获碎片层、过渡层和基底材料；俘获碎片层材料为1～4μm厚的Au；基底材料材料为1～3mm厚的石英玻璃，过渡层材料为50～100nm厚的Ir；将探测薄膜搭载在航天器的迎风面和背风面上，经过空间暴露后，携带回地面；地面分析采用二次离子质谱或离子枪剖析下X射线光电子能谱的分析方法，获得探测薄膜分析后数据与空间碎片的相关数据的对应关系；从而获得所俘获碎片的化学组成。本发明利用低重量无功耗的探测薄膜，实现空间微小碎片的探测，俘获碎片层所能俘获并分析到的空间碎片为mg量级。

主权项

一种空间微小碎片的探测方法，其特征在于：利用探测薄膜暴露在空间进行微小碎片俘获，然后将探测薄膜运回地面，采用物理分析方法分析微小碎片的注入深度和碎片化学组成，根据撞击深度公式的计算，注入深度可以反映出入射碎片的尺寸；其具体步骤为：1)设计并制备探测薄膜：探测薄膜由上到下包括俘获碎片层、过渡层和基底材料；制备两个或两个以上探测薄膜；俘获碎片层所用的材料为Au，其厚度为1～4μm；基底材料采用的材料为1～3mm厚的石英玻璃；过渡层采用的材料为Ir，其厚度为50～100nm；2)空间搭载将两个或两个以上探测薄膜搭载在低地球轨道上的航天器上，分别安装在航天器的迎风面和背风面上，经过空间暴露后，然后携带回地面；在空间暴露的时间为1～24个月；3)地面分析地面分析采用二次离子质谱或离子枪剖析下X射线光电子能谱的分析方法，获得探测薄膜分析后数据与空间碎片的相关数据的对应关系；从而获得所俘获碎片的化学组成；同时，通过离子枪剖析时间和离子枪剖析速度获得碎片注入深度；碎片撞击深度公式为式(1)所示： p ≈ 0.06 m p 0.352 ρ t 1 / 6 v ⊥ 2 / 3 - - - ( 1 ) 式(1)中，p为碎片注入深度、mp为碎片质量、ρt为碎片密度、v为碎片撞击速度，其中，p的单位为m，mp的单位为g，ρt的单位为g/cm3，v的单位为m/s；根据碎片撞击深度公式的计算，碎片的注入深度可以反映出入射碎片的尺寸Φ近似等于1.5t，其中尺寸Φ的单位为nm，t的单位为s；t为分析仪器离子溅射剖析发现碎片所需时间。