引力参考传感器检测质量块电荷UV光调控技术研究

康伟东，李得天，李 刚，韩晓东

（兰州空间技术物理研究所 真空技术与物理重点实验室，兰州 730000）

0 引言

引力是自然界中四种基本相互作用力之一[1]。1916年爱因斯坦根据广义相对论预言了引力波的存在[2]。引力参考传感器是空间引力波探测卫星的主要载荷，传感器内的检测质量块是为激光干涉测量提供惯性基准的。必须保持检测质量块在空间中的自由落体状态，才能确保测量的精确性。但是，空间中的高能粒子穿透到含有检测质量块的航天器内部，会使检测质量块积累电荷，累积的电荷与周围的电场、磁场发生作用，引起相关干扰噪声。检测质量块与航天器之间没有直接的机械连接，为了将积累的电荷控制在要求之内，可行的方法是利用光电效应原理，例如LISA[3]、GP-B[4]等任务通过UV灯照射检测质量块或者电极笼，将检测质量块上积累的电荷转移。

本文采用255 nm UV LED光源对检测质量块进行电荷控制，设计电荷控制实验，分析光强、入射角度、压力以及偏置电压等因素对电荷控制的影响，验证电荷控制方法的合理性，为国内空间惯性传感器的研制提供技术基础。

1 电荷控制实验

实验开始前，用万用表测试实验线路，同时对光源进行测试，确认各元器件完好之后，开始对真空室抽气，维持真空室的温度不变（室温），进行实验。

电荷控制实验分为直流电荷控制实验及交流电荷控制实验。直流电荷控制实验结构如图1所示。检测质量块放置在具有高绝缘性能材料PEI（聚醚酰亚胺）支撑底座上，使用波长255 nm UV光直接照射在金属Al检测质量块或电极笼表面，在检测质量块和电极笼之间施加偏压，通过与检测质量块连接的皮安计测量激发的光电流。……