入射电子能量对低密度聚乙烯深层充电特性的影响

作     者：李盛涛 李国倡 闵道敏 赵妮 

作者机构：西安交通大学电力设备电气绝缘国家重点实验室西安710049 

出 版 物：《物理学报》 (Acta Physica Sinica)

年 卷 期：2013年第62卷第5期

页      面：585-594页

核心收录：

学科分类：08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 

基　　金：国家重点基础研究发展计划(973计划)(批准号:2011CB209404) 国家自然科学基金国际(地区)合作与交流项目(批准号:51161130524)资助的课题 

主　　题：高能电子辐射 低密度聚乙烯(LDPE) 介质深层充电 电导特性 

摘      要：高能带电粒子与航天器介质材料相互作用引起的深层带电现象,一直是威胁航天器安全运行的重要因素之一.考虑入射电子在介质中的电荷沉积、能量沉积分布以及介质中的非线性暗电导和辐射诱导电导,建立了介质深层充电的单极性电荷输运物理模型.通过求解电荷连续性方程和泊松方程,可以得出不同能量(0.1—0.5MeV)电子辐射下,低密度聚乙烯(厚度为1mm)介质中的电荷输运特性.计算结果表明,不同能量的电子辐射下,介质充电达到平衡时,最大电场随入射能量的增加而减小;同一能量辐射下,最大电场随束流密度的增大而增加.入射电子能量较低时(0.3MeV),最大电场随束流密度的变化趋势基本相同.具体表现为:当束流密度大于3×10-9A/m2时,最大场强超过击穿阈值2×107V/m,发生静电放电(ESD)的可能性较大.随着入射电子能量的增加,发生静电放电(ESD)的临界束流密度增大,在能量为0.4MeV时,临界束流密度为6×10-8A/m2.当能量大于等于0.5MeV时,在束流密度为10-9—10-6A/m2的范围内,均不会发生静电放电(ESD).该物理模型对于深入研究深层充放电效应、评估航天器在空间环境下深层带电程度及防护设计具有重要的意义.