空间电离辐射对镧系光学玻璃透射率的影响
高欣杨生胜王云飞王健冯展祖
（中国空间技术研究院兰州物理研究所真空低温技术与物理国家重点实验室，兰州730000）
文摘利用"Co射线对火石玻璃和鋼冕玻璃进行辐熙，研究不同辐照剂量对光学透射率的影响及其在空间光学系统中使用的适应性，辐照总剂量最大达到10kCy。结果表明：所有玻璃在辐照后可见光透射率都下降了，而在近红外波段仍然保持较高的透射率。尽管鋼火石玻璃LaF10平均透射率在辐照前最小，但是辐照后LaF10透射率衰减是所有玻璃中最小的。模拟了8个不同轨道高度地球辐射环境10年累积的总剂量以及经过10mm铝屏蔽后的累积总剂量。发现对于10年任务期，在30006000和10000km轨道需要增加屏蔽层厚度，而在其他5个轨道，10mm厚的铝屏蔽可以保证润系玻璃满足系统对透射率的要求。
关键词光学玻璃，电离辐射，辐射诱发透射率衰减，空间环境
Effectsof SpaceIonizingRadiationonTransmissionofLanthanumGlasses
( National Lab. of Vacuum & Cryogenics Technology and Physics,Lanzhou Institute of Physics,
Chinese Academy of Space Technology, Lanzhou 730000)
AbstractA study of the effects of Co gamma radiation on the transmission of lanthanum flint and lanthanum crown glasses was presented for application in space optics. The max total dose attained was l0 kCy, and the experimental results show that the visible transmission for all samples decreases, while the near-infrared transmision shows a slight decrease. Although the transmission of the lanthanum flint glass LaF10 is the minimum of all samples hefore iradiation, it also shows a minimum transmittance loss after irradiation. The total accumulated radiation doses with and without a 1O mm-thick Al shielded layer are simulated for the eight orbits of different altitudes in a 1O-year-mission. The simulating results indicate that in 3 000 km, 6 000 km and 10 000 km orbit altitudes, a thicker shielded layer is required to reduce the total dose, while in the other five orbits, a 10 mm-thick Al layer is enough for satisfying the optical system performance.
Key wordsOptical glasses,lonizing radiation, Radiation-induced transmission degradation,Space Environment
引言 1
空间光学成像系统使用大量的光学玻璃作为折射镜头或窗口材料，而空间电离辐射环境是光学玻璃透射率衰减的主要影响因素。电离辐射环境会在玻璃材料中形成吸收带，由于很多吸收带是在可见光光谱范围内，因此被称为“色心”，造成光学玻璃透射率下降-1-3。光学玻璃透射率下降会造成光学成像系统的成像信号衰减，从而使得系统的信噪比降低，这可能导致系统在轨期间失效。对于特定的空间任务，空间光学系统的性能衰减必须在可接受的范围之内。
为使光学系统存在的像差降低到一定范围，需使用具有不同折射率和色散的光学玻璃。系无色光学玻璃具有特殊的折射率和色散，不仅可以降低像
收稿日期：2009-08-18
差，同时可以减少光学系统镜片的数量和质量。本文利用Co射线源对刚系无色光学玻璃进行辐照，研究不间剂量的射线对光学玻璃透射率的影响，同时模拟了不同轨道高度的电离辐射总剂量以及穿透 10mm铝屏蔽层衰减后的总剂量，考察俐系无色光学玻璃在空间辐射环境下应用的适应性。
2实验 2.1样品
对五类系无色光学玻璃进行辐照试验，分别是：火石玻璃LaF3和LaF10；镧冕玻璃LaK2、LaK3和 LaK11。所有样品是Φ20mmx2mm的圆盘状玻璃。 2.2实验过程
利用Perkin-ElmerLambda900光谱仪测量样品
基金项日：真空低温技术与物理国家级重点实验究基金(9140C5503060802）资助项日：国家高技术研究发展计划(2007AA042431)资助项目作者简介：高欣，1972年出生，博士，高级T.程师，主要从事空间辆射环境效应研究。E-mail：gaoxin510@hotmail.com
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万方数据
http://www.yhelgy.com宁航材料T.艺2010年第3期