·测试分析·
空间微小尘埃质量累积测量方法冯杰王鹦王先荣
姚日剑柏树
（兰州物理研究所，真空低温技术与物理重点实验室，兰州730000）
文摘利用石英晶体微量天平(QCM)测量技术，开展了针对空间微小尘埃累积质量流的原位测量方法研究，建立了石英晶体电极表面与尘埃粒子吸附的黏附力系数模型。结果表明，当电极表面与尘埃粒子的黏附力系数> ma“时，石英晶体电极表面累积尘埃粒子的质量与石英晶体振荡频率的关系符合Sauerbrey公式。在上述结论的基础上，采用在石英晶体电极表面涂数黏性薄膜的方法实现了对微小尘埃粒子累积质量流的测量，对理论模型进行了验证。
关键词空间微小尘埃，累积质量流，石英晶体微量天平(QCM)，黏性薄膜
MethodofMeasuringSpaceFineDustMassAccumulation
Feng Jie.
iWangXianrong
WangYi
YaoRijian
BaiShu
(Science and Technology of Vacuum & Cryogenics Technology and Physics Laboratory,Lanzhou Institute of Physics,Lanzhou 730000)
AbstractAlong with the development of exploration in deep sky research, the stylists pay mote attention to the influ-ence of Lunar dust and Martian dust on spacecraft. In this paper, with the technique of quartz crystal microbalance(QCM), a research of measuring the space fine dust mass accumulation is introduced. A model of adhaesion coeficient between the surface of the quartz crystal pole and the mass of dust particles was establisted. As a result, when the adhesion coefi-cient is k>mo, , dust particles accumulation and the frequency of quartz crystal accord with Sauerbrey function. Based on this theory ,by spreading sticky film on the surface of the pole of QCM, fine dust particles mass accumulation can be meas-ured.
Key words Space fine dust,Mass accumulation,Quartz crystal microbalance(QCM) ,Sticky film
0引言
月球表面和火星表面都存在由于长期环境作用而形成的微小尘埃，这些细小微粒很容易被自然或人为活动扰动而悬浮在空中。这些尘埃粒子具有黏性的特点，容易黏附于航天器表面产生尘埃污染效应，其产生的负面效应包括阻塞仓外活动部件的闭锁装置和仪器盖，隔离表面的热传递，黏附于功能表面引起光学性能、太阳吸收率和红外发射率的降低，以及影响光电阵列和散热器表面的工作情况等口。因此监测这些表面尘埃潜在的积累效应可为将来探测器尘埃粒子的防护设计和清除提供重要的参考依据。
本文针对月球和火星表面微小尘埃环境的测量需收稿日期：2010-0831
求，利用成熟的空间分子污染物石英晶体微量天平（QCM)测量技术()，开展了针对空间微小尘埃累积质量流的原位测量方法研究。
QCM测量原理 1
QCM测试技术可用于监测非金属材料出气[3]和航天器敏感系统表面的分子污染沉积4）。传感器选用压电石英晶体作为微量分子污染物的探测元件，如图1所示。
晶体两面镀上金属材料作为电极，由外部电子振荡器驱动，在两电极之间加一个与时间相关的电场，使晶体以一定的频率振荡，振荡频率由晶体本身以及电极表面附着物的总质量决定的。当污染物在电极上沉积（质
作者简介：冯杰，1983年出生，博士研究生，主要从事空间环境效应与控制研究工作。E-mail;jie_feng@163.cox
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万方数据
http://www.yhelgy.com宇航材料工艺2010年第6期