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Diagnostic sous faisceau d’électrons
19 novembre 2010
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Principe et objectifs :
Les matériaux diélectriques sont de plus en plus utilisés dans les éléments de structure des satellites. Par nature, ils sont susceptibles d’accumuler les charges électriques sous l’effet des différentes formes du rayonnement spatial. Dans certaines conditions critiques, ces charges internes ou de surface conduisent à des décharges électrostatiques (ESD) qui se produisent dans l’environnement. Elles peuvent avoir des effets très nocifs sur l’électronique embarquée ou sur la fonctionnalité des diélectriques. Il est donc important d’être en mesure de décrire et de modéliser les phénomènes d’accumulation et de transport de charge ainsi que de rendre compte des phénomènes de décharge (lente et rapide) dans les matériaux utilisés en environnement spatial.
Un dispositif d’étude de ces phénomènes a été développé à l’ONERA (Enceinte d’irradiation SIRENE) afin de simuler les conditions d’irradiation électronique rencontrées dans l’espace . L’instrumentation de l’enceinte comprend une source d’électrons (0 -400 keV), et un ensemble de mesures électriques telles que la mesure des potentiels de surface ou des courants de conduction à travers le diélectrique irradié ainsi qu’un dispositif électro-acoustique pulsé (dit PEA) permettant la mesure spatio temporelle des charges implantées in-situ, pendant et après l’irradiation, développé en collaboration avec le Laplace.
Dans le cadre du projet ANR JC MatSpace , un nouveau dispositif 0-100 keV sera mis en place au Laboratoire. Il est destiné à réaliser en collaboration avec le CNES et l’ONERA des études amont portant sur les mécanismes de chargement et de dégradation des diélectriques. Ainsi, afin d’obtenir des données plus précises et complémentaires sur le comportement des charges proche de la surface nous envisageons de mettre au point des mesures in-situ par un dispositif LIMM (Laser Intensity Modulation Method) déjà utilisé au laboratoire pour d’autres études.
Un dispositif d’étude de ces phénomènes a été développé à l’ONERA (Enceinte d’irradiation SIRENE) afin de simuler les conditions d’irradiation électronique rencontrées dans l’espace . L’instrumentation de l’enceinte comprend une source d’électrons (0 -400 keV), et un ensemble de mesures électriques telles que la mesure des potentiels de surface ou des courants de conduction à travers le diélectrique irradié ainsi qu’un dispositif électro-acoustique pulsé (dit PEA) permettant la mesure spatio temporelle des charges implantées in-situ, pendant et après l’irradiation, développé en collaboration avec le Laplace.
Dans le cadre du projet ANR JC MatSpace , un nouveau dispositif 0-100 keV sera mis en place au Laboratoire. Il est destiné à réaliser en collaboration avec le CNES et l’ONERA des études amont portant sur les mécanismes de chargement et de dégradation des diélectriques. Ainsi, afin d’obtenir des données plus précises et complémentaires sur le comportement des charges proche de la surface nous envisageons de mettre au point des mesures in-situ par un dispositif LIMM (Laser Intensity Modulation Method) déjà utilisé au laboratoire pour d’autres études.
L’exploitation de cette instrumentation avancée, le développement de nouvelles stratégies de mesure PEA (mesures sans contact) et l’analyse des mesures obtenues par la méthode LIMM devraient permettre d’observer avec précision l’ensemble des phénomènes d’accumulation, de transport et de disruption pendant l’irradiation, et de relaxation post-irradiation. Sur la base de ces observations, nous nous efforcerons de décrire les phénomènes sous irradiation – conductivité induite par l’irradiation (RIC) – et hors irradiation – relaxation lente et rapide de la charge dans un large éventail de matériaux à application spatiale, sous différentes conditions d’irradiation (énergie, dose, UV, température). En parallèle des modèles de transport de charge seront développés.
