CN219392202U - 一种用于双极器件氢气氛围中辐照试验的系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种用于双极器件氢气氛围中辐照试验的系统；解决现有的氢气浸泡腔体大多采用玻璃管，而腔体需要满足高真空要求，受限于材料特性，此类辐照腔体体积很小；以及现有氢气浸泡装置结构简单，不具备腔体内器件与外部源表实现电连接的功能问题；包括金属辐照腔、真空泵、加气组件、固定支架以及气密性航空接头；金属辐照腔包括腔室本体；真空泵与腔室本体连通；加气组件与腔室本体连通；固定支架设置在腔室本体内；腔室本体上设置有第一窗口、第二窗口以及第一通孔，第一窗口密封安装有玻璃盖板，第二窗口上密封安装有密封盖，气密性航空接头安装在第一通孔内，且气密性航空接头一端用于与待测样品连接，另一端用于与外部源表连接。

Description

一种用于双极器件氢气氛围中辐照试验的系统

技术领域

本实用新型涉及一种辐照试验系统，具体涉及一种用于双极器件氢气氛围中辐照试验的系统。

背景技术

双极型器件在空间辐射环境中使用时存在低剂量率辐射损伤增强效应，即在低剂量率辐照下的损伤要大于在高剂量率下辐照，而地面辐照模拟试验需要用较高的剂量率来开展，因此需要通过加速试验方法来模拟低剂量率辐照时的实际损伤。近年来国内外研究认为氢气氛围中辐照是一种很有潜力的双极器件加速试验方法。双极器件辐照损伤特性对氢气浓度非常敏感，试验过程中微小的浓度变化就可能会影响试验结果的可靠性，因此在浸泡和辐照过程中需要精确控制双极器件所处氢气环境的浓度。另外，双极器件在太空中常处于加电状态，在地面辐照实验中采用加电偏置能更好地模拟器件实际工作状态。因此，一款能够满足以上需求并且稳定可靠的用于双极器件氢气氛围中辐照试验的系统显得尤为重要。

目前国内外相关试验研究中已经采用了一些氢气浸泡辐照装置，但仍然存在以下问题。

1)现有的氢气浸泡腔体大多采用玻璃管，而腔体需要满足高真空要求，受限于材料特性，此类辐照腔体体积很小，无法一次辐照较多数量的器件；

2)现有氢气浸泡装置结构简单，不具备腔体内器件与外部源表实现电连接的功能，无法实现双极器件的加电浸泡和辐照。

实用新型内容

本实用新型的目的是解决现有的氢气浸泡腔体大多采用玻璃管，而腔体需要满足高真空要求，受限于材料特性，此类辐照腔体体积很小，无法一次辐照较多数量的器件；以及现有氢气浸泡装置结构简单，不具备腔体内器件与外部源表实现电连接的功能，无法实现双极器件的加电浸泡和辐照的问题，而提供一种用于双极器件氢气氛围中辐照试验的系统。

为实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案为：

一种用于双极器件氢气氛围中辐照试验的系统，其特殊之处在于：

包括金属辐照腔、真空泵、加气组件、固定支架以及气密性航空接头；

所述金属辐照腔包括腔室本体；真空泵与腔室本体连通，用于对腔室本体抽真空；加气组件与腔室本体连通，用于向腔室本体提供氢气气源；

所述固定支架设置在腔室本体内，用于安装双极器件；

所述腔室本体上设置有第一窗口、第二窗口以及第一通孔，所述第一窗口密封安装有玻璃盖板，第二窗口上密封安装有密封盖，气密性航空接头安装在第一通孔内，且气密性航空接头一端用于与待测样品连接，另一端用于与外部源表连接。

进一步地，所述金属辐照腔还包括主管道和真空管道；

所述加气组件通过主管道与腔室本体连通；

所述真空泵通过真空管道与腔室本体连通。

进一步地，所述加气组件包括氢气瓶以及一端与氢气瓶连通的进气管道；

所述进气管道的另一端与主管道连通；

所述进气管道上设置有第一阀门。

进一步地，为了减小腔室本体的氢气泄露对双极器件辐射实验结果的影响，所述加气组件还包括氮气瓶；

所述氮气瓶与主管道连通，且氮气瓶与主管道的连通方式和氢气瓶与主管道的连通方式相同。

进一步地，为了实现全试验流程的金属辐照腔气体压强监测，所述真空管道上设置有压力表。

进一步地，所述主管道上设置有第二阀门；

所述真空管道上设置有第三阀门，且第三阀门位于压力表与真空泵之间。

进一步地，所述压力表为机械式压力表，相比较于采用电子压力计，可以有效避免电离辐射导致电子压力计功能失效的问题。

进一步地，所述密封盖上设置有观察窗。

本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型提出的一种用于双极器件氢气氛围中辐照试验的系统，采用在腔室本体上设置第一窗口、第二窗口，并且在第一窗口上设置的玻璃盖板，相比较于现有玻璃管式的辐照腔，可以有效增大辐照腔体体积，增加同时辐照器件的数量；并且可以通过将辐射探测电离室从第二窗口伸入腔室本体内部进行辐射剂量率测量，显著提高了双极器件氢气氛围中辐照试验的剂量率标定准确度。

2、本实用新型提出的一种用于双极器件氢气氛围中辐照试验的系统，通过开设第一通孔，并在第一通孔处安装气密性航空接头，可以实现双极器件在氢气氛围中的加电偏置辐照，解决了现有腔体无法实现器件加电辐照的问题。

3、由于双极器件辐射效应对氢气浓度非常敏感，细微的气压变化也会对辐照结果产生较大影响，本实用新型提出的一种用于双极器件氢气氛围中辐照试验的系统中，采用在腔室本体中充入特定比例的氢气与氮气使腔室本体中气压与外界大气压相同的方法，有效减小了腔室本体的氢气泄露对双极器件辐射实验结果的影响。

4、本实用新型提出的一种用于双极器件氢气氛围中辐照试验的系统，通过在真空管道上设置压力表，实现了全试验流程的金属辐照腔气体压强监测，解决了现有腔体无法在浸泡和辐照过程中对辐照腔气压进行监测的难题。

5、本实用新型提出的一种用于双极器件氢气氛围中辐照试验的系统，采用机械式压力表的优点在于：相比较于采用电子压力计，可以有效避免电离辐射导致电子压力计功能失效的问题。

6、本实用新型提出的一种用于双极器件氢气氛围中辐照试验的系统，采用玻璃盖板的优点在于：不仅可以有效观察腔体内试验样品的状态，还可以极大地减少金属盖板对射线的阻挡，使射线能够高效地照射试验样品。

附图说明

图1是本实用新型实施例的结构示意图；

图2为本实用新型实施例中辐照腔结构示意图；

图中，1、真空泵；2、金属辐照腔；21、主管道；22、真空管道；3、加气组件；32、氢气瓶；33、氮气瓶；34、进气管道；35、第一阀门；4、压力表；5、第二阀门；6、第三阀门；7、固定支架；8、气密性航空接头；9、玻璃盖板；10、密封盖。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、优点和特征更加清楚，以下结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细说明。

本实用新型提出一种用于双极器件氢气氛围中辐照试验的系统，如图1与图2所示，包括真空泵1、加气组件3、气密性航空接头8、金属辐照腔2以及固定支架7；

各部件的功能如下：

固定支架7用于固定双极器件，金属辐照腔2用于在辐照时为双极器件提供氢气氛围，在辐照前与真空泵1和加气组件3连通，实现金属辐照腔2的抽真空和氢气的注入，辐照时，金属辐照腔2与真空泵1和加气组件3断开，并将放置有双极器件的金属辐照腔2置于辐射源前完成辐照实验；真空泵1用于将金属辐照腔2中的多余气体抽出，使金属辐照腔2满足真空条件；加气组件3用于为金属辐照腔2提供氢气来源。

各部件的组成及连接方式如下：

加气组件3包括氢气瓶32、第二阀门5、一个进气管道34以及一个第一阀门35；

金属辐照腔2作为一种用于双极器件氢气氛围中辐照试验的系统的主体结构，金属辐照腔2包括矩形结构的腔室本体、一端与腔室本体内部连通的主管道21和一端与腔室本体内部连通的真空管道22，腔室本体采用不锈钢材料制成，固定支架7焊接在腔室本体的内底面，腔室本体上表面开设有第一窗口，玻璃盖板9通过橡胶圈和螺钉密封安装在第一窗口处，在进行辐照实验时，射线垂直入射穿透玻璃盖板9照射器件；腔室本体任一竖直侧面开设有第二窗口，密封盖10通过橡胶圈和螺钉密封安装在第二窗口处，辐照实验前，将电离室通过第二窗口伸入腔室本体内部，可以实现腔室本体内部的剂量率标定；腔室本体的任一侧壁开设有第一通孔，气密性航空接头8安装在第一通孔内，位于腔室本体内部一侧的气密性航空接头8通过导线与待测样品管脚相连，位于腔室本体外部一侧的气密性航空接头8通过导线与源表相连，用于为待测样品施加电偏置或在线测试。

进气管道34一端与氢气瓶32连通，另一端与主管道21连通，第一阀门35设置在进气管道34上。

真空泵1与真空管道22的另一端连通。

主管道21上设置有第二阀门5；真空管道22上设置有第三阀门6。

为了减小辐照腔体的氢气泄露对双极器件辐射实验结果的影响，在加气组件内增设了氮气瓶33、一个进气管道34和一个第一阀门35，进气管道34一端与氮气瓶33连通，另一端与主管道21连通，第一阀门35设置在进气管道34上。

为了实现全试验流程的腔室本体内部气体压强监测，在真空管道22上通过卡套式三通设置有机械式压力表4，压力表4设置在第三阀门6与腔室本体之间。

为了便于安装，主管道21与两个进气管道34采用三通阀连通。

本实用新型的工作过程包括以下步骤：

进行试验前，所有阀门均关闭；

(1)打开腔室本体一侧的密封盖10，将电离室伸入腔室本体内，器件固定支架7的位置；

(2)在⁶⁰Coγ射线源室对腔室本体内部进行辐射剂量率标定，标定时将腔室本体设置有玻璃盖板9的一面垂直于辐射源射线方向，不断移动腔室本体位置，待腔室本体内部剂量率等于实验方案规定的剂量率时，记录当前腔室本体所处位置，并移除腔室本体；

(3)打开玻璃盖板9，将待测样品固定在固定支架7上，利用导线将待测样品的管脚与气密性航空接头8腔体内侧一端相连，然后安装玻璃盖板9，使得腔室本体密封；

(4)打开真空泵1和第三阀门6，对腔室本体进行抽真空，待压力表4显示10^-4Pa左右压强时，关闭真空泵1和第三阀门6；

(5)打开氢气瓶32以及对应的第一阀门35，并缓慢打开第二阀门5，控制气体流速，待压力表4显示目标氢气压强后关闭氢气瓶32、第一阀门35以及第二阀门5；

(6)然后打开氮气瓶33以及对应的第一阀门35，并缓慢打开第二阀门5，控制气体流速，待压力表4显示1×10⁵Pa(1个大气压)后关闭氮气瓶33、第一阀门35以及第二阀门5，开始浸泡；

(7)开始浸泡，若试验样品钝化层材料为二氧化硅，则浸泡时间为2h；若试验样品钝化层材料为其它材料，则浸泡时间≥48h；

(8)浸泡结束后，将金属辐照腔2与真空泵1和加气组件3断开，并将腔室本体放置在⁶⁰Coγ射线源室所标定的位置，使腔室本体的玻璃盖板9与射线入射方向垂直，利用导线将气密性航空接头8腔体外侧一端与源表相连，完成加电偏置设置；

(9)开始辐照；待辐照至目标总剂量后，停止辐照，将试验样品取出进行离线测试。

Claims (8)

1.一种用于双极器件氢气氛围中辐照试验的系统，其特征在于：

包括金属辐照腔(2)、真空泵(1)、加气组件(3)、固定支架(7)以及气密性航空接头(8)；

所述金属辐照腔(2)包括腔室本体；真空泵(1)与腔室本体连通，用于对腔室本体抽真空；加气组件(3)与腔室本体连通，用于向腔室本体提供氢气气源；

所述固定支架(7)设置在腔室本体内，用于安装双极器件；

所述腔室本体上设置有第一窗口、第二窗口以及第一通孔，所述第一窗口密封安装有玻璃盖板(9)，第二窗口上密封安装有密封盖(10)，气密性航空接头(8)安装在第一通孔内，且气密性航空接头(8)一端用于与待测样品连接，另一端用于与外部源表连接。

2.根据权利要求1所述的一种用于双极器件氢气氛围中辐照试验的系统，其特征在于：

所述金属辐照腔(2)还包括主管道(21)和真空管道(22)；

所述加气组件(3)通过主管道(21)与腔室本体连通；

所述真空泵(1)通过真空管道(22)与腔室本体连通。

3.根据权利要求2所述的一种用于双极器件氢气氛围中辐照试验的系统，其特征在于：

所述加气组件(3)包括氢气瓶(32)以及一端与氢气瓶(32)连通的进气管道(34)；

所述进气管道(34)的另一端与主管道(21)连通；

所述进气管道(34)上设置有第一阀门(35)。

4.根据权利要求3所述的一种用于双极器件氢气氛围中辐照试验的系统，其特征在于：

所述加气组件(3)还包括氮气瓶(33)；

所述氮气瓶(33)与主管道(21)连通，且氮气瓶(33)与主管道(21)的连通方式和氢气瓶(32)与主管道(21)的连通方式相同。

5.根据权利要求3或4所述的一种用于双极器件氢气氛围中辐照试验的系统，其特征在于：

所述真空管道(22)上设置有压力表(4)。

6.根据权利要求5所述的一种用于双极器件氢气氛围中辐照试验的系统，其特征在于：

所述主管道(21)上设置有第二阀门(5)；

所述真空管道(22)上设置有第三阀门(6)，且第三阀门(6)位于压力表(4)与真空泵(1)之间。

7.根据权利要求6所述的一种用于双极器件氢气氛围中辐照试验的系统，其特征在于：所述压力表(4)为机械式压力表。

8.根据权利要求7所述的一种用于双极器件氢气氛围中辐照试验的系统，其特征在于：所述密封盖(10)上设置有观察窗。