Neste trabalho obtivemos curvas de corrente induzida por raios-x no teflon FEP que apresentou as seguintes características: a) Inicialmente a corrente subiu, atingindo um máximo em torno dos 10s; b) Decaiu lentamente durante aproximadamente meia-hora, e; c) Atingiu um estado estacionário daí por diante. Ao se desligar a radiação, registrou-se a componente atrasada desta corrente. Usamos amostras de 25&#956m de espessura e área irradiada foi de 12,5cm2 ; o campo aplicado da ordem de 104V/cm e taxa de exposição da ordem de 102 R/S. Verificamos que depois de completada de uma medida da corrente induzida num amostra, esta não voltava a se repetir se realizada depois algumas horas; a corrente então não apresentava um máximo, indo diretamente ao valor estacionário; porém se recuperava com o tempo, repetindo a primeira medida depois de algumas semanas. Para mostrar que esta subida e descida da corrente induzida, não era devido a um efeito de campo, realizamos uma medida onde aplicamos o campo intermitente por curtos períodos de tempo, enquanto a amostra era irradiada. O resultado se mostrou igual aos realizados com tensão aplicada permanentemente. Estudamos ainda a dependência da condutividade induzida com a taxa de exposição e com o campo. Finalmente construímos um modelo teórico para o material que permitiu a obtenção de parâmetros do mesmo concordantes com o esperado. Acrescentamos a este trabalho uma curva que mostra o efeito da variação da temperatura sobre uma medida longa da absorção dielétrica. / In this work we measured X-ray indeuced currents in teflon FEP wich show the following features: a) At the beginning the current increases and reaches a maximum at about 10s; b) It decays slowly during 30 minutes, when a steady state is reached slowly during 30 minutes, when a steady state is reached the delayed conductvity was also measured. The sample were 25&#956m thick and the irradiated área was 12,5cm2; the applied field was of the order of 104 V/cm and the dose rate of the order of 102 R/S. It was observed that a new measurement of the induced conductivity does not duplicate the first one, but after a few hours it come backs to the original one. In order to show that the increase and the deacrease of the current is not caused by na electric field effect we realized a measurement where we polled the sample intermitently while it was irradiated. The current thus obtained had about the same values of the first measuments, when the voltage was applied all the time during the measurement. We also measured the absorption current f a teflon sample wich shows after some days the effect of its variation due the variation of the ambiental temperature.

Neste trabalho obtivemos curvas de corrente induzida por raios-x no teflon FEP que apresentou as seguintes características: a) Inicialmente a corrente subiu, atingindo um máximo em torno dos 10s; b) Decaiu lentamente durante aproximadamente meia-hora, e; c) Atingiu um estado estacionário daí por diante. Ao se desligar a radiação, registrou-se a componente atrasada desta corrente. Usamos amostras de 25&#956m de espessura e área irradiada foi de 12,5cm2 ; o campo aplicado da ordem de 104V/cm e taxa de exposição da ordem de 102 R/S. Verificamos que depois de completada de uma medida da corrente induzida num amostra, esta não voltava a se repetir se realizada depois algumas horas; a corrente então não apresentava um máximo, indo diretamente ao valor estacionário; porém se recuperava com o tempo, repetindo a primeira medida depois de algumas semanas. Para mostrar que esta subida e descida da corrente induzida, não era devido a um efeito de campo, realizamos uma medida onde aplicamos o campo intermitente por curtos períodos de tempo, enquanto a amostra era irradiada. O resultado se mostrou igual aos realizados com tensão aplicada permanentemente. Estudamos ainda a dependência da condutividade induzida com a taxa de exposição e com o campo. Finalmente construímos um modelo teórico para o material que permitiu a obtenção de parâmetros do mesmo concordantes com o esperado. Acrescentamos a este trabalho uma curva que mostra o efeito da variação da temperatura sobre uma medida longa da absorção dielétrica. / In this work we measured X-ray indeuced currents in teflon FEP wich show the following features: a) At the beginning the current increases and reaches a maximum at about 10s; b) It decays slowly during 30 minutes, when a steady state is reached slowly during 30 minutes, when a steady state is reached the delayed conductvity was also measured. The sample were 25&#956m thick and the irradiated área was 12,5cm2; the applied field was of the order of 104 V/cm and the dose rate of the order of 102 R/S. It was observed that a new measurement of the induced conductivity does not duplicate the first one, but after a few hours it come backs to the original one. In order to show that the increase and the deacrease of the current is not caused by na electric field effect we realized a measurement where we polled the sample intermitently while it was irradiated. The current thus obtained had about the same values of the first measuments, when the voltage was applied all the time during the measurement. We also measured the absorption current f a teflon sample wich shows after some days the effect of its variation due the variation of the ambiental temperature.

Ma thèse consiste à établir un modèle numérique 1D qui permettra d'approfondir nos connaissances dans la compréhension des mécanismes physiques régissant le transport de charges dans les matériaux diélectriques comme le Kapton ou le Téflon soumis à des irradiations hauts-flux/hautes-énergies. Ce modèle est implémenté sous l'environnement Eclipse. Ensuite, les résultats numériques seront comparés aux résultats expérimentaux pour contrôler le bon fonctionnement du code une dimension (1D). A plus ou moins long terme, cette thèse permettra de déboucher sur une bonne compréhension du transport de charges dans les polymères embarqués en environnement spatial, ce qui permettra de comprendre l'origine des décharges électriques qui se produisent sur les panneaux solaires des satellites utilisés en orbite géostationnaire. / I have to establish a 1D numerical model that enables to better understand the physical mechanisms that steer charge transport in dielectric materials such as Kapton or Teflon under high fluxes and high energy electron beams. This model is implemented in Java under the Eclipse environment. Then, numerical results will be compared to experimental results in order to verify whether the 1D model is functional or not. In the near future, this phd will allow to better understand charge transport in satellite embedded polymers. We will then be able to understand the origin of electric discharges that occur on satellite solar panels used in geostationary orbit.

Neste trabalho realizamos uma série de medidas de correntes elétricas através de amostras de polímeros isolantes submetidos a radiação por feixe eletrônico, amostras essas inserida em um circuito em modo de corrente. A energia do feixe incidente foi sempre tal que não atravessava totalmente a amostra, depositando em seu interior excesso de carga negativa. A polaridade dessa carga foi determinada pela curva de emissão secundária. Como a energia do feixe foi sempre muito superior à energia EII (abaixo dessa energia o número de elétrons injetados pelo feixe é menor que os arrancados para fora da amostra, e acima desse valor o contrário ocorre), as amostras usadas (polifluoretileno-propileno, polietileno de alta densidade e polietileno de baixa densidade) foram carregadas negativamente. Devido à radiação parcialmente penetrante, cada amostra foi dividida em duas regiões distintas: irradiada e não-irradiada. Na região não-irradiada permanece a condutividade intrínseca do material, enquanto na irradiada a condutividade foi muito aumentada devido à geração de portadores secundários pela radiação. As curvas de corrente foram medidas durante e após a irradiação sob diferentes campos elétricos aplicados externamente. Vários modelos teóricos foram aplicados para explicar os resultados de correntes medidas. O mais simples foi o Modelo Caixa, onde a penetração dos primários era um valor fixo r, dividindo a amostra em condutividade induzida g1 de 0 a r, e condutividade intrínseca gi, de r a L, sendo g1 gi (L é a espessura da amostra). O modelo mais sofisticado levou em conta uma região &#916r em torno de r pois considera que o freamento dos elétrons não ocorre todos no mesmo ponto, mas tem uma dispersão em tomo de um ponto r. Por esse motivo a condutividade induzida é dependente da posição, e num caso mais geral depende também do tempo. Durante a irradiação da amostra inserida no circuito de medida, pode ocorrer injeção pelos eletrodos alterando, em determinadas circunstâncias, a polaridade do excesso de carga. Como resultado dos ajustes teórico-experimentais vários parâmetros elétricos dos materiais foram obtidos. / This work presents several electric current measurements in dieletric polymers under irradiation by electron beam. The samples were irradiated in a current mode circuit. The energy of the beam provided a negative charge profile charge in the bulk o the sample. The polarity of the deposited charge was determined by a secundary emission curve. Since the energy of the beam was always bigger tham EII (which defines the balance between the injected electrons and the emitted ones; below EII the sample became positively charged, while above it is negatively charged) the samples (polyethylene propylene, high density polyethylene and low density polyethylene) were always negatively charged. Each irradiated sample was divided in two regions: the irradiated region and the non-irradiated one. Due to the secondary generated carries, the condutivity of the irradiated region gi was orders of magnitude higher than the intrinsic condutivity g1. The eletric currents were measured during and after the irradiation, under different external electric fields. Several theoretical models were used to explain the experimental results. The simplest one, the box models, considers the induced condutivity gb from 0 to r, and the intrinsic condutivity gi from r to L (L being the sample thickeness). The more sophisticated model, on the other hand, considers a range value &#916r around the point r. It means that the stopping power is not abruptly but rather is distributed in a region &#916r around the point r. For this reason the induced conductivity depends on the position, and in a more general framework, also in time. During the irradiation, carriers are injected to the sample by the electrodes, and in certain conditions the excess of charge has its polarity inverted. From the theoretical-experimental fittings important electrical parametes of the materials were obtained.

Neste trabalho realizamos uma série de medidas de correntes elétricas através de amostras de polímeros isolantes submetidos a radiação por feixe eletrônico, amostras essas inserida em um circuito em modo de corrente. A energia do feixe incidente foi sempre tal que não atravessava totalmente a amostra, depositando em seu interior excesso de carga negativa. A polaridade dessa carga foi determinada pela curva de emissão secundária. Como a energia do feixe foi sempre muito superior à energia EII (abaixo dessa energia o número de elétrons injetados pelo feixe é menor que os arrancados para fora da amostra, e acima desse valor o contrário ocorre), as amostras usadas (polifluoretileno-propileno, polietileno de alta densidade e polietileno de baixa densidade) foram carregadas negativamente. Devido à radiação parcialmente penetrante, cada amostra foi dividida em duas regiões distintas: irradiada e não-irradiada. Na região não-irradiada permanece a condutividade intrínseca do material, enquanto na irradiada a condutividade foi muito aumentada devido à geração de portadores secundários pela radiação. As curvas de corrente foram medidas durante e após a irradiação sob diferentes campos elétricos aplicados externamente. Vários modelos teóricos foram aplicados para explicar os resultados de correntes medidas. O mais simples foi o Modelo Caixa, onde a penetração dos primários era um valor fixo r, dividindo a amostra em condutividade induzida g1 de 0 a r, e condutividade intrínseca gi, de r a L, sendo g1 gi (L é a espessura da amostra). O modelo mais sofisticado levou em conta uma região &#916r em torno de r pois considera que o freamento dos elétrons não ocorre todos no mesmo ponto, mas tem uma dispersão em tomo de um ponto r. Por esse motivo a condutividade induzida é dependente da posição, e num caso mais geral depende também do tempo. Durante a irradiação da amostra inserida no circuito de medida, pode ocorrer injeção pelos eletrodos alterando, em determinadas circunstâncias, a polaridade do excesso de carga. Como resultado dos ajustes teórico-experimentais vários parâmetros elétricos dos materiais foram obtidos. / This work presents several electric current measurements in dieletric polymers under irradiation by electron beam. The samples were irradiated in a current mode circuit. The energy of the beam provided a negative charge profile charge in the bulk o the sample. The polarity of the deposited charge was determined by a secundary emission curve. Since the energy of the beam was always bigger tham EII (which defines the balance between the injected electrons and the emitted ones; below EII the sample became positively charged, while above it is negatively charged) the samples (polyethylene propylene, high density polyethylene and low density polyethylene) were always negatively charged. Each irradiated sample was divided in two regions: the irradiated region and the non-irradiated one. Due to the secondary generated carries, the condutivity of the irradiated region gi was orders of magnitude higher than the intrinsic condutivity g1. The eletric currents were measured during and after the irradiation, under different external electric fields. Several theoretical models were used to explain the experimental results. The simplest one, the box models, considers the induced condutivity gb from 0 to r, and the intrinsic condutivity gi from r to L (L being the sample thickeness). The more sophisticated model, on the other hand, considers a range value &#916r around the point r. It means that the stopping power is not abruptly but rather is distributed in a region &#916r around the point r. For this reason the induced conductivity depends on the position, and in a more general framework, also in time. During the irradiation, carriers are injected to the sample by the electrodes, and in certain conditions the excess of charge has its polarity inverted. From the theoretical-experimental fittings important electrical parametes of the materials were obtained.

Este trabalho apresenta uma extensiva série de resultados experimentais da condutividade induzida por radiação X contínua, durante e após a irradiação, em amostras de PET e Kapton. As medidas foram realizadas variando-se uma série de parâmetros, tais como: o campo elétrico aplicado, a taxa de exposição, a espessura da amostra, o tipo de eletrodo, a energia da radiação e as condições ambientes. Foram feitas ainda medidas da corrente termo-estimulada em amostras irradiadas e não irradiadas, que permitiram verificar a presença de armadilhas nos materiais. Medidas da corrente fotônica com diferentes eletrodos e espessuras das amostras, constataram a influência do eletrodo no valor dessa corrente. Finalmente um modelo teórico foi desenvolvido, baseado na teoria de balanço dos portadores generalizada, com a inclusão do efeito do campo elétrico na taxa de geração de portadores (efeito Onsager). O ajuste teórico-experimental permitiu a determinação numérica dos principais parâmetros de condução, tais como, mobilidade dos portadores, coeficiente de recombinação e densidade de armadilhas, para os dois materiais estudados. / In this work we present extensive results of measurements of the prompt and delayed radiation-induced conductivity of samples of PET and Kapton. Experimental parameters, such as the effective energy of the radiation, the exposure rate, the total dose, the value of the applied electric field, the nature of the electrodes, and the ambienta1 conditions were changed within wide limits. We also report measurement of thermally stimulated currents for non-irradiated and for irradiated samples which allowed us to investigate the trap-structure of the materials. Measurements of photo-Compton currents with different electrode materials and sample thicknesses gave information about the relation between the nature of the electrodes and the amplitudes of the currents. Based on the generalized rate theory of radiation-induced conduction we developed a theoretical model which includes the effect of the applied electric field on the carrier generation yield (geminate recombination, Onsager effect). Comparison of experimental and theoretical curves allowed us to determine the values of the main conduction parameters, such as carrier mobility, recombination coefficient, trap densities, for the materials under investigation.

Este trabalho apresenta uma extensiva série de resultados experimentais da condutividade induzida por radiação X contínua, durante e após a irradiação, em amostras de PET e Kapton. As medidas foram realizadas variando-se uma série de parâmetros, tais como: o campo elétrico aplicado, a taxa de exposição, a espessura da amostra, o tipo de eletrodo, a energia da radiação e as condições ambientes. Foram feitas ainda medidas da corrente termo-estimulada em amostras irradiadas e não irradiadas, que permitiram verificar a presença de armadilhas nos materiais. Medidas da corrente fotônica com diferentes eletrodos e espessuras das amostras, constataram a influência do eletrodo no valor dessa corrente. Finalmente um modelo teórico foi desenvolvido, baseado na teoria de balanço dos portadores generalizada, com a inclusão do efeito do campo elétrico na taxa de geração de portadores (efeito Onsager). O ajuste teórico-experimental permitiu a determinação numérica dos principais parâmetros de condução, tais como, mobilidade dos portadores, coeficiente de recombinação e densidade de armadilhas, para os dois materiais estudados. / In this work we present extensive results of measurements of the prompt and delayed radiation-induced conductivity of samples of PET and Kapton. Experimental parameters, such as the effective energy of the radiation, the exposure rate, the total dose, the value of the applied electric field, the nature of the electrodes, and the ambienta1 conditions were changed within wide limits. We also report measurement of thermally stimulated currents for non-irradiated and for irradiated samples which allowed us to investigate the trap-structure of the materials. Measurements of photo-Compton currents with different electrode materials and sample thicknesses gave information about the relation between the nature of the electrodes and the amplitudes of the currents. Based on the generalized rate theory of radiation-induced conduction we developed a theoretical model which includes the effect of the applied electric field on the carrier generation yield (geminate recombination, Onsager effect). Comparison of experimental and theoretical curves allowed us to determine the values of the main conduction parameters, such as carrier mobility, recombination coefficient, trap densities, for the materials under investigation.

Comprendre et modéliser le comportement des matériaux sous irradiation électronique est un enjeu important pour l’industrie spatiale. La fiabilité des satellites nécessite de maîtriser et prédire les potentiels de surface s'établissant sur les diélectriques. Ce travail de doctorat a donc pour objectif de caractériser et de modéliser les différents mécanismes physiques (en surface et en volume) gouvernant le potentiel de charges dans les matériaux polymères spatiaux tels que le Téflon® FEP et le Kapton® HN. La mise au point d'un nouveau dispositif et d'un protocole expérimental a permis de corroborer l'existence d’une conductivité latérale des charges, souvent négligée dans les modèles physiques et numériques. Les études paramétriques, révélant l’influence de l’énergie et le flux des électrons incidents, ont permis de brosser un portrait des processus mis en jeu pour le transport (par saut ou par piégeage/dépiégeage) de charges en surface. A la lumière de cette étude, une conductivité équivalente est extraite, assimilant le matériau à un système prenant en compte les mécanismes de transport volumique et surfacique. L'analyse des évolutions non-monotones de potentiel mesurées sur les polymères spatiaux en condition spatiale a permis de révéler une dépendance de la conductivité volumique induite sous irradiation avec la dose reçue. L'étude paramétrique réalisée sur les mécanismes de transport en volume révèle une influence minoritaire du déplacement du barycentre de charges et du vieillissement physicochimique. Un modèle «0D» à un seul niveau de pièges, prenant en compte les mécanismes de piégeage/dépiégeage et recombinaison entre les porteurs de charges, a été développé. Ce modèle simplifié permet de reproduire qualitativement les évolutions de potentiel expérimentales en fonction du débit de dose et lors d'irradiations successives. / Charging behaviours of space dielectric materials, under electron beam irradiation, is of special interest for future spacecraft needs, since this mechanism could induce electrostatic discharges and consequently damages on the sensitive systems on board. In order to assess the risks of charging and discharging, this work aims at understanding the overall charge transport mechanisms and predicting the electrical behaviour of the insulator materials, especially Teflon® FEP and Kapton® HN. For an optimized prediction, the first part of our work is thus to check whether lateral conduction process can take place in the overall charge transport mechanism. Through the definition of a new experimental set-up and protocol, we have been able to discriminate between lateral and bulk conductivity and to reveal the presence of lateral conductivity that is enhanced by radiation ionization processes. We have been able to demonstrate as well that lateral intrinsic conductivity is enhanced with the increase current density and when approaching the sample surface. The second part of our work deals with the characterization of the electrical charging behaviour of Teflon® FEP under multi-energetic electron beam irradiation and the modelling of the overall bulk charge transport mechanisms. An experimental study on charge potential evolution as a function of electron spectrum, electric field, relaxation time, dose and dose rate, was performed. A numerical model has been developed to describe the effect of the different abovementioned mechanisms on the evolution of the surface potential. This model agrees correctly with the experimental phenomenology at qualitative level and therefore allows understanding the physical mechanisms steering charge transport in Teflon® and Kapton®.