带电粒子辐照对玻璃光学性能影响及辐照缺陷EPR分析

摘要

本文利用空间环境模拟设备，对太阳电池玻璃盖片进行了低能质子、低能电子、高能电子和综合辐照试验，并通过辐照前后的光谱分析和电子顺磁共振分析揭示了带电粒子辐照玻璃盖片产生的顺磁缺陷特点及缺陷对玻璃盖片性能的影响规律。
　　研究结果表明，在电子辐照时，玻璃盖片的光学透过率降低，在玻璃光学带隙附近形成吸收带，这是由于辐照在材料中形成色心。玻璃盖片经辐照能量为1MeV、注量为7×1015cm-2电子辐照后，在350nm处透过率下降了11％。分析表明色心的浓度随着时间延长呈指数规律单调降低。对辐照玻璃盖片的EPR分析表明高、低能电子辐照玻璃盖片后，玻璃盖片产生了一种顺磁性缺陷，其g因子为1.9967，不随电子能量和注量而变化，缺陷浓度随着注量增大呈近似线性增加，随着时间延长呈指数规律单调降低。这与在350nm处产生吸收峰的色心浓度变化规律是一致的，表明该色心是具有顺磁性的。顺磁性缺陷的退火特征时间常量τ随着辐照能量的增加而增大。
　　质子辐照试验表明，质子的辐照损伤后玻璃盖片的光学透过率下降。在玻璃光学带隙附近形成吸收带，能量为50keV质子辐照时，吸收峰强度随着注量的增加先增加后减小，在注量为2×1015cm-2时出现峰值，在350nm处透过率下降为7.4%。能量为170keV质子辐照时，吸收峰强度随着注量增大而增大，在注量为5×1015cm-2时在350nm处透过率下降为8.4%。辐照完成后随着时间的延长350nm处的吸收峰随着先线性增大后减小。对辐照玻璃盖片的EPR分析表明质子辐照玻璃盖片后产生与电子辐照类似的顺磁性缺陷，但质子辐照注量对顺磁缺陷浓度影响不大。质子辐照产生的顺磁缺陷随着时间的延长呈指数规律下降,顺磁性缺陷的退火特征时间常量τ不随注量变化。研究还表明质子对辐照缺陷有钝化作用。
　　质子/电子综合辐照试验表明，在质子/电子综合辐照条件下玻璃盖片的光学透过率也不断下降，产生色心吸收兼有电子、质子单因素辐照的特点。综合辐照产生的顺磁缺陷的g值为1.9963，产生缺陷的浓度随辐照后放置时间的变化规律与质子单独辐照时类似。