薄层Al/MgF₂镜子在暴露于强大的UV辐射下表面降解

科学领域:

• 材料科学 材料科学 材料科学
• 太空光学空间光学
• 等离子体物理学的物理学

背景情况:

• 薄层/化 (Al/MgF2) 涂层对于太空望远镜中的远紫外线 (FUV) 光学至关重要.
• 以前的研究集中在来自电子,质子和低地球轨道环境的辐射损伤上.
• 需要评估来自脉冲等离子体推进器的极端辐射下的涂层稳定性,模拟机上紧急情况.

研究的目的:

• 为了研究Al/MgF2涂层的稳定性和降解,暴露于来自实验室等离子体推进器的高亮度辐射.
• 评估由背景气体选择 (空气,,) 控制的不同光子能量的对涂层完整性的影响.
• 了解辐射诱导损害的机制,以改进空间光学设计和应急响应计划.

主要方法:

• 从实验室等离子体推进器原型 (>1MW/cm2宽带辐射) 产生高电流,压缩等离子体喷射.
• 控制的宽带辐射发射与不同的硬光子切断能量 (约. 空气为6 eV,为15 eV,虹为21 eV).
• 使用X射线衍射和反射学,电子显微镜,原子力显微镜和红外/可见光谱学进行涂层降解的表征.

主要成果:

• 空气中的排放 (E < 6 eV) 仅引起了微小的纳米裂,其属性变化微不足道.
• 惰性气体排放 (,) 在VUV范围内提供了~50%的能量.
• 超过MgF2频段间隙 (~10.8 eV) 的光子能量诱导了严重的光诱导除和降解,在更高的能量下损伤增加.

结论:

• 当Al/MgF2涂层暴露于MgF2带间隙以上的高能光子时,特别是来自惰性气体等离子体时,它们会显著降解.
• 该研究表明,随着更高的最大光子能量的增加,涂层损伤的增加趋势明显.
• 这些发现对于开发可靠的稳定性测试和了解极端辐射事件对空间研究站组件的影响至关重要.