La structure externe des satellites en orbite, composée de matériaux polymères, est exposée continument à des particules chargées induisant des potentiels à l'origine des Décharges Electrostatiques - ESD.
Plusieurs techniques sont actuellement utilisées pour sonder la charge d'espace dans les matériaux diélectriques, une de ces techniques est la méthode électro-acoustique pulsée - PEA (Pulsed Electro-Acoustic). Cette méthode consiste en la détection des ondes acoustiques générées par la charge d'espace sous l'effet coulombien d'une impulsion de champ électrique appliqué. Après un traitement numérique adéquat, la distribution de la charge d'espace en fonction de la profondeur de l'échantillon est établie. L'un des inconvénients de cette technique pour la caractérisation des matériaux spatiaux est sa résolution spatiale, environ 10 µm. En effet, les matériaux diélectriques utilisés dans les structures satellites ont une épaisseur comprise entre 50 et 75µm.
L'objectif de cette thèse consiste donc à concevoir une cellule de mesure de la charge d'espace avec une résolution spatiale suffisante pour analyser le comportement des charges dans des matériaux spatiaux, environ 1 µm. Ce projet finalisé permettra de disposer d'un outil de mesure parfaitement maitrisé en terme de limite en résolution et comprendre ainsi l'origine des artefacts présents généralement dans la mesure et ainsi éviter toute interprétation de phénomènes considérés comme physique mais qui sont, en réalité, uniquement la manifestation d'un défaut de la chaine de mesure. |
Dielectric materials are frequently used in satellite structures as a thermal blanket. Subjected to an electron irradiation - space environment - they can cause in-orbit satellite anomalies. One of these aspects is the charge accumulation due to the flux of space charged particles, and particularly to electrons. This accumulation increases the local electric field in the material bulk and can lead to an Electrostatic Surface Discharge - ESD. This phenomenon could cause serious damage to the satellite structure or performance. In order to have a better control on the discharge it is necessary to clarify; the nature, position and quantity of stored charges with time and to understand the dynamics of the charge transport in solid dielectrics. The Pulsed-Electro Acoustic - PEA method allows us to obtain these features, like the spatial distribution of space charges. One of the weaknesses of this current technique is spatial resolution, about 10 μm. Dielectric materials used in satellite structures have a thickness of 50 and 75 μm.
This work aims at improving the spatial resolution for the PEA method. Whatever measurement principle considered, the best spatial resolution achievable is 10μm. This is a drawback when considering rather thin insulating layers (order of tens of microns), as the case in some capacitors or films on outer parts of satellites. Also, a better resolution (1µm) is expected to provide a better description of charge generation in insulation at metal dielectric interfaces or under low energy electron beams. |