GB/T 46132-2025 空间环境 航天材料空间辐射效应试验方法

　　ICS 49. 025. 01 CCS V 06

　　中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准

　　GB/T 46132—2025

　　空间环境 航天材料空间辐射效应

　　试验方法

　　Spaceenvironment—Testmethod ofspaceradiation effectsforspacematerials

　　2025-08-29发布 2025-08-29实施

　　国家市场监督管理总局国家标准化管理委员会

　　

　　发

　　

　　布

　　GB/T 46132—2025

　　目 次

　　前言 Ⅲ

　　1 范围 1

　　2 规范性引用文件 1

　　3 术语和定义 1

　　4 试验目的与原理 1

　　4. 1 试验目的 1

　　4. 2 试验原理 1

　　5 一般要求 2

　　5. 1 试验室环境 2

　　5. 2 真空系统 2

　　5. 3 测量与控制系统 3

　　5. 4 试验安全 3

　　5. 5 其他 3

　　6 试验设备 3

　　6. 1 总剂量效应试验设备 3

　　6. 2 紫外辐射效应试验设备 4

　　7 试验参数 4

　　7. 1 真空度 4

　　7. 2 温度 5

　　7. 3 总剂量辐照试验参数 5

　　7. 4 紫外辐照试验参数 6

　　8 试样 6

　　8. 1 试样状态 6

　　8. 2 试样安装 6

　　8. 3 试样测试 6

　　9 试验程序 6

　　9. 1 试验流程 6

　　9. 2 试验准备 7

　　9. 3 试验启动 7

　　9. 4 辐照 8

　　9. 5 性能测试 8

　　9. 6 试验进展判断 8

　　9. 7 试验结束 8

　　Ⅰ

　　GB/T 46132—2025

　　9. 8 试验后处理 8

　　10 试验中断及处理 8

　　10. 1 试验系统故障及处理 8

　　10. 2 试样故障及处理 9

　　11 数据处理 9

　　11. 1 试样性能测量结果处理 9

　　11. 2 试样辐照前后性能的变化 9

　　12 试验文件 10

　　12. 1 试验前文件 10

　　12. 2 试验过程记录 10

　　12. 3 试验后文件 10

　　Ⅱ

　　GB/T 46132—2025

　　前 言

　　本文件按照 GB/T 1. 1—2020《标准化工作导则 第 1部分 :标准化文件的结构和起草规则》的规定起草 。

　　请注意本文件的某些内容可能涉及专利 。本文件的发布机构不承担识别专利的责任 。

　　本文件由中国科学院提出 。

　　本文件由全国宇航技术及其应用标准化技术委员会(SAC/TC425)归 口 。

　　本文件起草单位 :北京卫星环境工程研究所 、哈尔滨工业大学 、深圳星地孪生科技有限公司 、中国科学院国家空间科学中心 、中国科学院上海硅酸盐研究所 、中国科学院上海光学精密机械研究所 、湘潭大学 、南京航空航天大学 、中国计量科学研究院 、中国科学院新疆理化技术研究所 、北京卫星制造厂有限公司 、中国空间技术研究院 、厦门稀土材料研究所 、湖南大学 、贵州师范大学 。

　　本文件主要起草人 : 沈自才 、丁义刚 、季启政 、欧阳晓平 、李兴冀 、李豫东 、刘宇明 、马英起 、邵宇川 、钟向丽 、汤晓斌 、章 俞 之 、李 德 红 、宋 立 军 、白 晶 莹 、张 家 强 、王 胜 龙 、王 金 斌 、李 宏 伟 、钟 高 阔 、郑 毅 帆 、杨剑群 、宋宏甲 、王世金 、毕津顺 、崔乃元 、李昌宏 、孙威 、刘薇 。

　　Ⅲ

　　GB/T 46132—2025

　　空间环境 航天材料空间辐射效应

　　试验方法

　　1 范围

　　本文件描述了航天材料空间辐射效应的试验方法 。

　　本文件适用于航天材料在电子 、质子 、紫外等空间辐射环境下的单因素环境效应及多因素环境协同效应的地面模拟试验 。

　　2 规范性引用文件

　　下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款 。其中 , 注 日期的引用文件 ,仅该日期对应的版本适用于本文件 ;不注日期的引用文件 ,其最新版本(包括所有的修改单) 适用于本文件 。

　　GB/T 32452 航天器空间环境术语

　　GB/T 41543 空间环境 航天材料空间环境效应模拟试验通用规范

　　GB/T 42846—2023 空间环境 非金属材料空间辐射效应地面模拟方法

　　3 术语和定义

　　GB/T 32452、GB/T 41543和 GB/T 42846—2023界定的术语和定义适用于本文件 。

　　4 试验目的与原理

　　4. 1 试验目的

　　获得航天材料耐受在电子 、质子和紫外等辐射环境的性能变化 。

　　4.2 试验原理

　　将航天材料置于地面模拟环境中 ,根据效应等效模拟原理 ,利用地面模拟电子 、质子 、伽马射线等在材料中的剂量深度分布(按 GB/T 42846—2023中附录 C 的要求)与空间能量粒子在材料中的剂量深度分布等效 ,利用特定的光源模拟空间紫外对材料的辐射 ,在试验前 、试验中或试验结束后对材料进行性能原位测试或异位测试 ,获取航天材料的性能随空间辐射的变化 。

　　以电子 、质子和紫外综合辐照模拟试验为例 ,其试验装置及辐照模拟见图 1。

　　1

　　2

　　GB/T

　　

　　46132—2025

　　

　　标引序号说明 :

　　1— 真空室 ;

　　2— 真空抽气系统 ;

　　3— 观察窗 ;

　　4— 样品台 ;

　　5— 电子源 ;

　　6— 质子源 ;

　　7— 紫外源 。

　　图 1 航天材料空间辐射效应地面试验装置及辐照模拟示意图

　　5 一般要求

　　5. 1 试验室环境

　　除非另有规定 ,试验室环境条件应满足以下要求 :

　　a) 温度 :15 ℃ ~ 35 ℃ ;

　　b) 相对湿度 :20% ~ 60% ;

　　c) 压力 : 当地大气压力 。

　　5.2 真空系统

　　5.2. 1 真空室

　　真空室要求如下 :

　　a) 空载压力宜小于 1. 3× 10-4 Pa;

　　b) 宜能提供满足试验要求的测量和供电通道 ;

　　c) 宜安装有石英晶体微量天平或光学试片等污染测量装置 ;

　　d) 连续空载运行 24h后 ,真空室内的有机污染物宜小于 1. 0× 10- 7 g/cm2 ;

　　e) 应有观察窗 ;

　　f) 宜配有热沉系统 ,工作温度应低于零度 ,一般宜小于 -30 ℃ 。

　　5.2.2 真空抽气系统

　　真空抽气系统要求如下 :

　　GB/T 46132—2025

　　a) 应采用无油系统 ;

　　b) 应采用放气率低的材料 ,真空腔体宜使用不锈钢 ,密封材料宜采用金属-金属或金属-玻璃 。

　　5.3 测量与控制系统

　　5.3. 1 试样温控系统

　　对需要控制温度的试样 ,利用浴油温控系统 、恒温循环箱或加热膜等温控装置进行温度控制 。

　　5.3.2 试验控制系统

　　试验控制系统要求如下 :

　　a) 在真空环境下开展的试验 ,应能对真空度进行实时监控 ;

　　b) 应具备对紫外辐照度 、电子束流密度(或通量) 、质子束流密度(或通量)进行实时监控 ;

　　c) 应具备对试样的温度进行实时监控 。

　　5.3.3 试验测量系统

　　试验测量系统要求如下 :

　　a) 试验过程中 ,应对温度 、真空度 、紫外辐照度 、电子或质子的束流密度(或通量)等关键参数进行实时测量并记录 ;

　　b) 应具备对光学性能 、电学性能等受原位测试影响的性能采取原位测试的能力 ;

　　c) 宜具备放气成分分析或污染监测仪器或设备 。

　　5.4 试验安全

　　试验安全要求如下 :

　　a) 在紫外光源工作时 ,应穿戴手套 、护目镜等防护用具 , 以防止紫外线对皮肤和眼睛的伤害 ;

　　b) 实验室应具有良好的排风系统 , 以及时将紫外辐射电离产生的臭氧等有害烟气排出 ;

　　c) 应采取有效措施防止紫外灯源爆炸对身体的危害 ;

　　d) 应保证设备接地良好 ;

　　e) 在辐射源的使用过程中 ,应防止辐射伤害或触电伤害 。

　　5.5 其他

　　其他要求如下 :

　　a) 试验仪器与设备功能完好 ;

　　b) 试验用仪器与设备应经计量部门检定或校准合格 ,并在有效期内使用 。

　　6 试验设备

　　6. 1 总剂量效应试验设备

　　6. 1. 1 概述

　　利用电子模拟源 、质子模拟源或伽马射线源辐照航天材料以评估空间带电粒子辐射对航天材料的电离总剂量效应或位移损伤效应 。

　　6. 1.2 电子源

　　电子源要求如下 :

　　3

　　GB/T 46132—2025

　　a) 电子源选用按 GB/T 42846—2023中 7. 3 和 7. 5 的规定 ;

　　b) 电子的能量和束流应可调 ,且满足 7. 3. 1 的要求 ;

　　c) 辐照面积应大于试样面积 。

　　6. 1.3 质子源

　　质子源及要求如下 :

　　a) 质子源选用按 GB/T 42846—2023中 7. 2 和 7. 4 的规定 ;

　　b) 质子的能量和束流应可调 ,且满足 7. 3. 2 的要求 ;

　　c) 辐照面积应大于试样面积 。

　　6. 1.4 γ 射线源

　　γ射线源及要求如下 :

　　a) γ射线源宜采用钴源 ;

　　b) 辐照面积应大于试样面积 。

　　6. 1.5 束流监测装置

　　试验前和试验中 ,宜采用法拉第杯对电子束流进行标定和监测 ,宜采用微电流计对质子束流进行标定和监测 。

　　6. 1.6 剂量测量装置

　　可使用电离室 、热释光剂量计或其他剂量测试装置对伽马射线辐射剂量进行标定和监测 。

　　6.2 紫外辐射效应试验设备

　　6.2. 1 概述

　　利用紫外源辐照航天材料以评估空间紫外辐射对航天材料的损伤效应 。

　　6.2.2 紫外光源

　　紫外光源要求如下 :

　　a) 紫外辐射光源按 GB/T 42047—2022 中 7. 6 的规定 ;

　　b) 紫外光源应有散热系统 ;

　　c) 紫外光源的辐照度应满足试验要求 ;

　　d) 紫外光源的均匀性应满足试验要求 ;

　　e) 紫外光源的有效辐照面积应大于试样待辐照面积 。

　　6.2.3 辐照度监测装置

　　试验前 ,利用辐照度测试设备标定紫外光源在试样表面的辐照度 ;试验中 ,利用太阳电池片或激光能量计等装置监测辐照度的变化 。

　　7 试验参数

　　7. 1 真空度

　　试验真空度宜优于 1. 3× 10- 3 Pa。

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　　GB/T 46132—2025

　　7.2 温度

　　除非另有规定 ,试验温度应控制在不引发材料出现温度效应的范围内 ,试样温度一般不超过 50℃ 。

　　7.3 总剂量辐照试验参数

　　7.3. 1 电子辐照试验参数

　　电子辐照要求如下 。

　　a) 加速因子 :应保证不会引起材料的热效应 、充放电效应等对试验结果产生不利影响的效应 ,按GB/T 42846—2023中 6. 2 和 6. 3. 1 的规定 。

　　b) 电子 能 量 : 由 空 间 材 料 所 在 轨 道 的 电 子 能 谱 及 电 子 在 材 料 中 的 剂 量-深 度 分 布 而 定 , 按GB/T 42846—2023 中 6. 3. 2 的规定 。通常选用几种不同的能量来模拟 ,或者采用单一能量的低能电子 ,利用能谱等效的等效通量法来确定能量 ;其中 ,剂量深度分布按 GB/T 42846—2023中附录 C 的规定 。

　　c) 电子通 量 : 由 设 备 能 力 确 定 , 但 不 应 引 起 温 度 效 应 、充 电 效 应 等 其 他 附 加 的 效 应 , 一 般 为108/(cm2 · s) ~ 1011/(cm2 · s) 。

　　d) 被辐照面积束流不均匀性小于 20% ,束流不稳定性小于 5% ,能量不稳定性小于 1% 。

　　e) 辐照注量 : 由材料所在实际空间轨道的电子辐射环境使用年限 、吸收剂量深度分布或等效通量等来确定 。

　　f) 测量点:辐照试验过程中 ,可选择多个测量点,测量点的选取应按总注量均分来确定 , 一般不少于 5个 。

　　7.3.2 质子辐照试验参数

　　质子辐照要求如下 。

　　a) 加速因子 :应保证不会引起材料的热效应 、充放电效应等对试验结果产生不利影响的效应 ,按GB/T 42846—2023中 6. 2 和 6. 3. 1 的规定 。

　　b) 质 子 能 量 : 由 空 间 材 料 所 在 轨 道 的 质 子 能 谱 及 质 子 在 材 料 中 的 剂 量 深 度 分 布 而 定 , 按GB/T 42846—2023 中 6. 3. 2 的规定 。通常选用几种不同的能量来模拟 ,或者采用单一能量的质子 ,利用能谱等效的等效通量法来确定能量 ;其中 ,剂量深度分布按 GB/T 42846—2023 中附录 C 的规定 。

　　c) 质 子 通 量 : 由 设 备 能 力 确 定 , 但 不 应 引 起 温 度 效 应 、充 电 效 应 等 其 他 附 加 的 效 应 , 一 般 为107/(cm2 · s) ~ 1010/(cm2 · s) 。

　　d) 被辐照面积束流不均匀性小于 20% ,束流不稳定性小于 5% ,能量不稳定性小于 1% 。

　　e) 辐照注量 : 由材料所在实际空间轨道的质子辐射环境使用年限 、吸收剂量深度分布或等效通量等来确定 。

　　f) 测量点:辐照试验过程中 ,可选择多个测量点,测量点的选取可按总注量均分来确定 ,一般选取 5个 。

　　7.3.3 γ 射线辐照试验参数

　　γ射线辐照要求如下 :

　　a) 剂量率 :应保证不会引起对试验结果产生不利影响的效应 ,按 GB/T 42846—2023 中 6. 3. 3 的规定 ;

　　b) 总剂量由材料所在实际空间轨道的辐射环境使用年限和所关注点的辐射剂量等来确定 ;

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　　GB/T 46132—2025

　　c) 测量点:除非另有规定 ,在辐照试验过程中 , 可选择多个测量点,测量点的选取可按照总剂量均分来确定 ,一般不少于 5个 ;

　　d) 氧气影响 :如需要 ,应采取措施避免氧气对材料尤其是非金属材料性能带来的影响 。

　　7.4 紫外辐照试验参数

　　紫外辐照要求如下 :

　　a) 加速因子 :应保证不会引起材料的热效应等对试验结果产生不利影响的效应 ,近紫外辐照一般不大于 5,远紫外辐照一般不大于 100;

　　b) 曝辐量 : 由材料所在实际空间轨道 、近紫外辐射环境使用年限以及在航天器上的使用位置来确定 ;

　　c) 辐照不均匀性 :小于 15% 。

　　8 试样

　　8. 1 试样状态

　　试样状态要求如下 :

　　a) 试样尺寸应能满足性能测试要求 ;

　　b) 试样使用前应保存在干燥装置中 ;

　　c) 试样表面应保持清洁 ;

　　d) 除非另有规定 ,试样数量原则上不少于 3件 。

　　8.2 试样安装

　　试样安装要求如下 :

　　a) 试样安装应选择牢固可靠且易于安装 、拆卸的方式 ,一般设置工装卡具 ;

　　b) 试样工装卡具不应产生放气污染 ;

　　c) 试样工装卡具不应遮挡试样 。

　　8.3 试样测试

　　试样测试要求如下 :

　　a) 对存在回复效应的试样 ,应进行原位测试 ;

　　b) 对不存在回复效应的试样 ,可进行异位测试 。

　　9 试验程序

　　9. 1 试验流程

　　试验流程见图 2。

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　　GB/T 46132—2025

　　图 2 航天材料空间辐射效应试验流程

　　9.2 试验准备

　　试验准备要求如下 :

　　a) 清洗试样台 ;

　　b) 如有需要 ,清洁真空室 ;

　　c) 检查并确认辐照源设备正常 ;

　　d) 检查并确认真空容器及辐照腔内无多余物 、无阻碍物 ;

　　e) 清洁试样 ,且不应对试样性能产生影响 ;

　　f) 对需要进行拍照的试样进行拍照记录 ;

　　g) 测试试样性能的初始值 ;

　　h) 按 6. 1. 5、6. 1. 6 或 6. 2. 3 要求分别对电子或质子的束流密度(或通量) 、γ射线剂量 、紫外辐照度进行标定和监测 ;

　　i) 按 8. 2要求安装试样 ;

　　j) 对系统进行综合调试 , 以确认其工作正常 。

　　9.3 试验启动

　　试验启动过程一般如下 :

　　a) 启动真空系统(如有) ,达到试验要求的真空度 ;

　　b) 启动试样温控系统 、热沉系统至试验要求的温度 ;

　　c) 启动放气成分分析或者污染监测仪器设备(如有) ;

　　d) 启动试验摄像或视频监控系统(如有) ;

　　e) 试验性能需要原位测量的 ,利用原位测试装置进行测量 ;

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　　GB/T 46132—2025

　　f) 预热辐照源 ,调节至规定的辐照度或束流密度(或通量)后开始计时 。

　　9.4 辐照

　　辐照试验一般要求如下 :

　　a) 开始辐照 ;

　　b) 按试验要求 ,记录辐照度或束流密度(或通量) 、辐照时间 、试样温度 、真空度 、热沉温度 , 以及已辐照的紫外曝辐量 、电子辐照注量或质子辐照注量等参数 ;

　　c) 若开展电子 、质子和紫外的协同辐照 ,则在持续紫外辐照的同时 ,根据要求开启电子或质子辐照 , 电子和质子可同时辐照或分别辐照 ,但应确认电子和质子同时辐照不会产生额外效应 ;

　　d) 达到试验要求规定的辐照注量或紫外曝辐量后 ,关闭辐照源 。

　　9.5 性能测试

　　按 8. 3 的要求进行试样性能测试 。

　　9.6 试验进展判断

　　需要继续进行试验的 ,按 9. 4继续试验 ,直到达到试验要求的辐照注量 、剂量或紫外曝辐量 。

　　9.7 试验结束

　　试验结束应开展的工作包括 :

　　a) 关闭制冷系统 ,升至室温后 ,关闭试样温控系统 ,关闭真空系统 ;

　　b) 取出试样 。

　　9. 8 试验后处理

　　试验后处理一般包括 :

　　a) 试验后需要拍照记录的 ,进行拍照记录 ;

　　b) 目视或利用相关光学仪器检查有无龟裂 、剥落 、起泡和变色等现象 ;

　　c) 将试验后的试样按照试验要求存放 ,一般存放在干燥 、洁净的环境中 。

　　10 试验中断及处理

　　10. 1 试验系统故障及处理

　　10. 1. 1 紫外光源故障及处理

　　发生紫外光源故障时 ,采取以下措施 :

　　a) 当紫外光源辐照度衰减超过出厂值或额定初始值的 30%时 ,宜更换紫外光源 ;

　　b) 当紫外光源停止工作时 ,应检查紫外光源是否损坏 。

　　10. 1.2 带电粒子源故障及处理

　　若电子辐照源或质子辐照源突然出现没有辐照束流情况 ,应立即关闭辐照源 ,切断电源 ,分析原因并处理 。若无法及时处理 ,则与送样方协商是否需要保持真空度 ,待维修后继续进行试验 。

　　10. 1.3 真空度异常及处理

　　真空度异常变化时 ,采取以下措施 。

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　　GB/T 46132—2025

　　a) 若试验过程中压力上升 ,真空度下降 ,应停止辐照 ,并立即检查抽气设备是否正常工作 ,如果存在故障则立刻排除 。

　　b) 如 果 抽 气 设 备 正 常 , 则 应 检 查 容 器 是 否 存 在 漏 气 点 。 如 果 不 能 在 设 备 运 行 中 解 决 上 述 问题 ,则与送样方协商确定是否继续进行试验或者终止试验 。

　　c) 由于设备故障或试验测试故障导致试验中断 ,试样暴露于大气状态下 ,若真空条件对试样性能没有影响 ,可在恢复真空度后继续试验 ,否则 ,应视本次试验无效 ,更换样品 ,重新开展试验 。

　　10. 1.4 电力中断及处理

　　试验过程中 ,发生电力中断时 ,应采取以下措施 :

　　a) 若电力供应突然中断 ,则利用备用电源系统为真空抽气设备以及真空计供电 ,关闭辐照源 、热沉制冷系统等其他设备 ,待供电恢复后继续辐照试验 ;

　　b) 若停电时间较长 ,备用电源系统无法满足持续供电要求 ,则关闭真空抽气设备 , 只保留真空计监测系统真空度 ,并与送样方协商后确定是否继续进行试验或者终止试验 。

　　10.2 试样故障及处理

　　试验过程中 ,若试样发生故障 ,进行以下处理 :

　　a) 若发生试验 测 试 数 据 异 常 , 应 观 察 试 样 是 否 异 常 损 坏 , 并 与 送 样 方 确 认 是 否 需 要 继 续 进 行试验 ;

　　b) 若发生试验不可继续进行的情况 ,应立即停止试验 ,并及时通知送样方 ,确认是否需要重新进行试验 。

　　11 数据处理

　　11. 1 试样性能测量结果处理

　　在某一辐照注量下进行测量应至少重复 3 次 ,结束后对各次的测量结果进行比较 。对于与另两组数据存在明显偏差的数据 ,应分析其原因 ,排除可能的故障后进行再测试 。最后 ,对各次数据取算术平均值并作为测试结果 ,按公式(1)计算 :

　　j= 1~m

　　x …………………………( 1 )

　　式中 :

　　x — 在某一辐照注量下样品的性能测量结果 ;

　　xij — 第i个样品第j测量所得到的性能测量结果 ,i≤n,j≤m ;

　　n — 样品个数 ,n≥3;

　　m — 测量次数 ,m≥3。

　　11.2 试样辐照前后性能的变化

　　通常可用试样辐照前后性能的绝对变化量和相对变化率来表示试样性能的变化情况 。

　　试样性能的绝对变化量按公式(2)计算 :

　　Δx =x - x0 …………………………( 2 )

　　通常用试样辐照前后性能的变化量与试样性能初始值的比值代表试样性能的损伤情况 , 因此 ,试样性能相对变化量按公式(3)计算 :

　　9

　　GB/T 46132—2025

　　…………………………( 3 )

　　式中 :

　　Δx — 试样辐照前后被测性能值的绝对变化量 ;

　　— 试样辐照前后被测性能值的相对变化率 ;

　　x0 — 试样辐照前性能值 ;

　　x — 试样辐照后性能值 。

　　12 试验文件

　　12. 1 试验前文件

　　试验前文件的准备 ,包括 :

　　a) 试验任务书或试验大纲等 ;

　　b) 试验操作文件 ,必要时编写试验实施方案 、技术流程等 ;

　　c) 相关表格文件 。

　　12.2 试验过程记录

　　试验过程中的记录一般包括 :

　　a) 试验名称 、试验类型 、试验日期 、试验设备等相关信息 ;

　　b) 试验量级 、试验时间 、试验方向等 ;

　　c) 实际的试验程序和试验项 目 ;

　　d) 试验技术条件更改情况 ;

　　e) 试验现场问题处理情况 ;

　　f) 试验人员及签字 。

　　12.3 试验后文件

　　试验后文件一般包括 :

　　a) 操作及检验结果 ;

　　b) 必要的照片及录像资料 ;

　　c) 试验中断和处理结果描述 ;

　　d) 试验报告或试验证明书 ;

　　e) 试验人员及签字 。

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