极紫外光电效应电荷驱动仿真与试验验证

Abstract

惯性传感器中的检验质量是精密引力测量系统中的核心, 其表面会因为宇宙高能粒子持续注入而积累电荷, 在惯性传感器内部电磁场作用下产生杂散噪声, 影响精密引力测量结果. 根据光电效应原理, 用UV LED产生极紫外光照射惯性传感器的电极与检验质量表面, 并在电极间施加适当电场, 就可以在不引入外力作用且无接触条件下改变检验质量的电荷量. 本文基于平行板电容器的简化电极模型, 对极紫外电荷驱动过程进行了理论建模仿真. 在此基础上设计和构建了一套电荷驱动验证试验系统, 针对光功率、偏置电压对充放电速率的影响和交流电荷驱动进行试验. 试验证明电荷充放电速率与极紫外光功率成正比, 其量子产率随极板间电场强度变化. 最终可实现稳定控制检验质量电荷放电速率在0.31～0.76 pC⋅s–1, 检验质量电荷充电速率在–0.05～–0.17 pC⋅s–1. 分析提出的检验质量电荷充放电速率理论模型与地面试验结果一致, 可以有力支撑电荷管理控制系统的研制.

Keywords

• 极紫外光
• 电荷驱动
• 光电效应
• 建模仿真