Nouvelles techniques d'analyse des phénomènes de charge dans les diélectriques en environnement spatial – Matspace

1- Contexte scientifique et objectifs du projet. 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 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. 2- Description du projet, méthodologie. 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. Les électrons (de 0 à 400 keV) sont fournis par l'association d'un canon à électrons de 35 keV et d'un accélérateur Van de Graaff. L'instrumentation de l'enceinte comprend un ensemble de mesures électriques telles que la mesure des potentiels de surface ou des courants de conduction à travers le diélectrique irradié. Plus récemment, un dipositif électro-acoustique pulsé (dit PEA) permettant la mesure spatio temporelle des charges implantées, pendant et après l'irradiation, a été développé pour travailler in-situ (résolution spatiale de l'ordre de quelques µm et résolution temporelle de la seconde). 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. Par ailleurs, le dispositif d'irradiation SIRENE étant souvent sollicité pour des études de longue durée nous prévoyons d'acquérir une nouvelle chambre d'irradiation qui sera équipée d'un canon à électrons de plus faible énergie (100 keV) au moyen duquel les études préliminaires seront réalisées. 3- Résultats attendus. 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 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). ...