Die Großanlage KOBE oder CIF (Complex Irradiation Facility) des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) bietet eine Auswahl und Dimensionierung von Strahlungsquellen, sodass die Bedingungen des interplanetaren Weltraums so realistisch wie möglich simuliert werden können.
Die Komplexe Bestrahlungsanlage (CIF – Complex Irradiation Facility) dient der experimentellen Untersuchung der Degradation von Materialien unter simulierten Strahlungsbedingungen des Weltraums jenseits des erdnahen Orbits. Drei Lichtquellen und ein Protonen-/Elektronen Dual Beam Beschleuniger sind mit einer Bestrahlungskammer verbunden, in der Proben einer genau definierten Dosis elektromagnetischer Strahlung (IR, sichtbares Licht, UV und VUV) sowie Elektronen und Protonen ausgesetzt werden können. Die Energien der Protonen und Elektronen bis zu 100 keV ermöglichen in Abhängigkeit vom Probenmaterial eine Eindringtiefe von einigen µm, um die wesentlichen Degradationseffekte der Probenoberfläche untersuchen zu können. Die Anlage ist in Ultrahochvakuumtechnologie mit Metalldichtungen ohne organische Bestandteile (Kunstoffdichtungen, Pumpenöl) ausgeführt, um Selbstkontamination, welche die Ergebnisse der Experimente beeinflussen kann, zu vermeiden.
Forschungsschwerpunkte
Untersuchungen der Veränderungen der mechanischen und thermo-optischen Materialeigenschaften aufgrund von Protonen-/Elektronen- und elektromagnetischer Bestrahlung.
Technische Parameter der komplexen Bestrahlungsanlage
Bestrahlungskammer:
Volumen:
33,5 l (400 mm Durchmesser)
bestrahlte Fläche:
60 mm x 60 mm (Standard Probenhalter)
Systemdruck:
<10-8 mbar (ohne VUV-Quelle, abhängig von der Aufheizung durch den Solarsimulator),
10-6 mbar (abhängig von den Einstellungen der VUV-Quelle).
Strom im niederenergetischen Bereich (1 - 10 keV):
1 - 100 nA
Strom im höherenergetischen Bereich (10 - 100 keV:
0.1 - 100 µA.
Thermalkonditionierung des Targets:
Heizung:
Halogenstrahlung (600 W, 400 °C)
Kühlung:
flüssiger Stickstoff (80 K)
Messtechnik:
Ex-situ Messsystem zur Bestimmung der Reflektivität und des Absorptionsgrades
Quadrupolmassenspektrometer
Strahlungs-, Temperatur- und Drucksensorik
Referenzen:
M. Sznajder, T. Renger, A. Witzke, R. Thornagel, U. Geppert, Design and performance of a vacuum-UV simulator for material testing under space conditions, Advances in Space Research 52 (11) (2013) 1993-2005.
T. Renger, M. Sznajder, A. Witzke, U. Geppert, The Complex Irradiation Facility at DLR-Bremen, Journal of Materials Science and Engineering A 4 (1) (2014) 1-9.
ASTM, E512-94 (2010), Standard Particle for Combined, Simulated Space Environment Testing of Thermal Control Materials with Electromagnetic and Particulate Radiation, 2010.
ECSS-Q-ST-70-06C, Particle and UV Radiation Testing for Space Materials, 2008.
