宇宙環境での宇宙機表面材料の帯電現象の地上シミュレーション

摘要

宇宙機用表面材料として使用されるカプトンPIに電子ビームを照射することにより帯電特性を検討した。電子ビーム照射条件は、静止軌道など高高度の宇宙環境にある宇宙機が遭遇するであろう過酷な電子流を模擬し、エネルギー15～50keV、ビーム電流密度1nA/cm~2程度以下の範囲で行った。その結果、次のことがわかった。（1）一定時間に到達する表面電位Vsはビーム電流密度と共に高くなり、V_s∝(J_b)~nとすると、n＜0.5となった。（2）一定ビーム電流密度で一定時間に到達する表面電位は、照射エネルギーが高くなるにつれて高くなるが、ある照射エネルギーをピークに低下する傾向を示す。このピークを示す照射エネルギーは、膜厚が厚くなれば、高エネルギー側にシフトする。このピークが生ずる原因は、絶縁物表面からの電子の侵入蓄積距離によって説明される。