Стойкость уголкового отражателя с диэлектрическим просветляющим покрытием к действию факторов космического пространства

Полный текст на elibrary.ru

Публикация в Journal of Optical Technology

Ссылка для цитирования:

Ненадович В.Д., Соколов А.Л. Стойкость уголкового отражателя с диэлектрическим просветляющим покрытием к действию факторов космического пространства // Оптический журнал. 2022. Т. 89. № 7. С. 37–44. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2022-89-07-37-44

Nenadovich V.D., Sokolov A.L. Resistance of a corner cube reflector with a dielectric antireflection coating to the space environment [in Russian] // Opticheskii Zhurnal. 2022. V. 89. № 7. P. 37–44. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2022-89-07-37-44

Ссылка на англоязычную версию:

V. D. Nenadovich and A. L. Sokolov, "Resistance of a corner cube reflector with a dielectric antireflection coating to the space environment," Journal of Optical Technology. 89(7), 395-399 (2022). https://doi.org/10.1364/JOT.89.000395

Аннотация:

Предмет исследования. Негативное воздействие корпускулярных излучений космического пространства на оптические свойства уголкового отражателя с многослойным диэлектрическим покрытием. Цель работы. Изучение целесообразности нанесения двуслойного просветляющего диэлектрического покрытия для излучения с длиной волны 532 нм на входную грань уголкового отражателя, эксплуатируемого в условиях высокоорбитальных космических аппаратов. Метод исследования. Проведены электронно-протонные облучения, имитирующие воздействие горячей магнитосферной плазмы на уголковые отражатели с просветляющими по-крытиями и без таковых, на моделирующей установке. Так как уголковый отражатель изготовлен из радиационно-стойкого кварцевого стекла КУ-1, особое внимание уделено развитию электростатических разрядов, сопровождавших облучение образцов. Основные результаты. Показано, что наведенная оптическая плотность покрытия входной грани уголковых отражателей, обусловленная воздействием частиц магнитосферной плазмы, возрастает с расстоянием от геометрического центра апертуры входной грани к металлической оправе. Это объясняется тем, что в окрестности оправы наблюдались максимальные по интенсивности разряды, приводящие к деструкции приповерхностных слоев облучаемых образцов. Экспериментально установлено, что просветляющий эффект двуслойного покрытия, состоящего из диоксидов гафния (HfO2, толщина около 25 нм) и кремния (SiO2, толщина около 100 нм), с ростом дозы облучения нивелируется. Практическая значимость. Представленные результаты показывают, что исследованное просветляющее двуслойное покрытие целесообразно использовать на оптических системах высокоорбитальных космических аппаратов со сроком активного существования не более 6 лет либо в условиях с меньшей дозовой нагрузкой.

Ключевые слова:

диэлектрические покрытия, уголковый отражатель, радиационная стойкость, магнитосферная плазма, ретрорефлекторная система, протоны, электроны

Коды OCIS: 240.0310, 240.6490

Список источников:

1. Соколов А.Л., Акентьев А.С., Ненадович В.Д. Ретрорефлекторные космические системы // Светотехника. 2017. № 4. С. 19–23.
2. Соколов А.Л., Мурашкин В.В., Акентьев А.С., Карасева Е.А. Уголковые отражатели с интерференционным диэлектрическим покрытием // Квант. электрон. 2013. Т. 43. № 9. С. 795–799.
3. Модель космоса: научно-информационное издание / Под ред. Новикова Л.С. Т. 2. Физические условия в космическом пространстве. М.: изд. КДУ, 2007. 873 с.
4. Модель космоса: научно-информационное издание / Под ред. Новикова Л.С. Т. 2. Воздействие космической среды на материалы и оборудование космических аппаратов. М.: изд. КДУ, 2007. 1144 с.
5. Ferguson D.С., Wimberly S.C. The best GEO daytime spacecraft charging index // Proc. 50th AIAA Aerospace Sci. Mtg. January, 2013. Nashville, Tennessee. AIAA 2013-0810. DOI: 10.2514/6.2013-810
6. Хасаншин Р.Х., Новиков Л.С., Гаценко Л.С., Волкова Я.Б. Электро-разрядные процессы при облучении стекол К208 и CMG электронами с энергией в диапазоне от 10 до 40 кэВ // Перспективные материалы. 2015. № 1. С. 22–30.
7. Cho M., Kawakita S., Nakamura M. Number of arcs estimated on solar array of a geostationary satellite // J. Space. Rockets. 2005. V. 42. № 4. Р. 740–748. https://doi.org/10.2514/1.6694
8. Hirokazu Masui, Kazuhiro Toyoda, Mengu Cho. Electrostatic discharge plasma propagation speed on solar panel in simulated geosynchronous environment // IEEE Trans. Plasma Sci. 2008. V. 36. P. 2387–2394. DOI: 10.1109/TPS.2008.2003191
9. Ferguson D.C. & Katz I. The worst case GEO environment and the frequency of arcs in GEO // IEEE Trans. Plasma Sci. 2015. V. 43. № 9. P. 3021–3026.
10. Хасаншин Р.Х., Новиков Л.С., Коровин С.Б. Влияние давления остаточной атмосферы на развитие электростатических разрядов на поверхности защитных стекол солнечных батарей // Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования. 2016. № 10. С. 14–24
11. Abbas A., Serruys Y., Ghaleb D., Delaye J.M., Boizot B., Reynard B., Calas G. Evolution of nuclear glass structure under α-irradiation // Nucl. Instr. Meth. B. 2000. V. 166–167. P 445–450. https://doi.org/10.1016/S0168-583X(99)00695-3
12. Zhang G.F., Wang T.S., Yang K.J., Chen L. Raman spectra and nano-indentation of Ar-irradiated borosilicate glass // Nucl. Instr. Meth. B. 2013. V. 316. P. 218–221. DOI: 10.1016/j.nimb.2013.09.020

13. Хасаншин Р.Х., Новиков Л.С. Формирование и разрушение газонаполненных пузырьков в приповерхностном слое стекла под действием электронно-протонной плазмы // Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования. 2021. № 7. С. 30–37. DOI:0.31857/S1028096021070086
14. Хасаншин Р.Х., Новиков Л.С. Влияние протонного облучения на свойства стекла с покрытием ITO // Опт. спектр. 2019. Вып. 11. Т. 127. С. 821–826. DOI: 10.21883/OS.2019.11.48521.49-19
15. Орлинский Д.В., Вуколов К.Ю., Левин Б.А., Грицина В.Т. Радиационная стойкость кварцевых стекол // Вопросы атомной науки и техники. Сер. Термоядерный синтез. 2002. Вып. 3–4. С. 82–91.
16. Orlinski D.V., Vukolov K.Yu. Quartz KU-1 optical density measurements after irradiation in the nuclear reactor IR8 // Plasma Devices and Operations. 1999. V. 7. P. 195–204.
17. In'kov V., Ivanin I., Orlinski D. Time variation of the optical absorption of quartz KU-1 induced by gamma irradiation // J. Nuclear Materials. 1998. V. 256. Р. 254–257.
18. Orlinski D.V. & Gritsyna V. Radiation resistance investigation of quartz glass KU-1 // Problems of Atomic Science and Technology. 2000. January. Р. 60–63.
19. Gritsyna V., Bazilevskaya T.A., Voitsenya V., Orlinski D.V., Tarabrin Yu.A. Accumulation of stable optical centres in silica glasses under pulse beam irradiation // J. Nucl. Mater. 1996. V. 233–237. P. 1310–1317.
20. Garcia-Matos M., Morono A., Hodgson E.R. KU-1 quartz glass for remote handling and LIDAR diagnostic optical transmission // Ibid. 2000. V. 283. P. 890–893.