空间环境地面模拟装置1.2 MeV/10 mA电子加速器束流扫描系统的研制

中国科学院上海应用物理研究所承接了其中综合舱和器件舱三台高压电子加速器及其束线(1.0 MeV、1.2 MeV和200 keV)的设计与建造任务，其中1.2 MeV电子加速器是系统级综合辐照试验舱的电子辐射源之一。

随着航天事业的发展，人类空间探索的需求日益增加。各种航天器(如宇宙飞船、导航卫星、空间站等)需要长时间在空间环境中运行，但航天器在轨运行时，会脱离大气层的保护，直接受到空间环境中的电子辐射、质子辐射和重离子冲击等影响，使其工作异常或发生故障[1‒6]。为了不断提升我国航天器在空间环境中的使用寿命和性能，探究航天器材料、器件和系统在空间环境中的动态行为规律和多尺度损伤机理至关重要。在此背景下，国家“十二五”重点规划项目“空间环境地面模拟装置”获批，并由哈尔滨工业大学承建。

1.2 MeV电子加速器主体位于建筑的三层，加速器束流传输线包括约4 m长的水平段和10 m长的45°倾斜段，电子束将通过传输线末端的扫描磁铁，对位于综合舱内水平样品台上的被辐照物进行扫描照射，如图1所示。与传统的辐照加工技术[7-12]不同(通常的辐照加工中，束流一般为垂直扫描照射辐照产品)，45°倾斜入射对辐照不均匀度指标的实现带来了新的挑战。表1为加速器辐照平面的束流扫描参数要求，扫描面积为1 000 mm×1 000 mm。本文介绍了1.2 MeV电子加速器的扫描系统，包括扫描磁铁、扫描电源和扫描不均匀度测量装置等的设计和现场测试结果。

译

图1 1.2 MeV/10 mA电子加速器整体布局图

空间环境地面模拟装置(Space Environment Simulation and Research Infrastructure，SESRI)为哈尔滨工业大学承建的国家“十二五”重大科技基础设施项目，用于模拟空间辐照环境，研究空间带电粒子对航空航天器件性能的影响效应。1.2 MeV/10 mA电子加速器是SESRI最大的综合辐照试验舱的电子辐照源之一，可提供最高能量与最大流强分别为1.2 MeV与10 mA的电子束。本文基于1.2 MeV电子加速器的总体设计要求，主要介绍扫描系统中扫描磁铁、扫描电源和扫描不均匀度测量装置的研制及实验验证，重点介绍了45°斜入射样品台给扫描不均匀度带来的特殊问题及解决方法。实验结果表明：1.2 MeV电子加速器的扫描面积可达1 000 mm×1 000 mm，扫描不均匀度小于10%，达到了设计指标，从而也验证了技术方案与技术路线的正确性。