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Statistical behaviour of dielectric discharges on satellites : a new experimental approach

Abstract
Polymeric insulating layer may show propagating surface discharges when they are irradiated under vacuum with high energy electrons. Such discharges could create electromagnetic interferences on geosynchronous spacecraft during magnetic storms. These discharges can be triggered at a defect zone or at the edge of the sample or following the electrical breakdown of the material. The values of the onset potential Vs, obey a statistical law which may be described by the Weibull distribution function. The characteristic parameters of the discharge (current intensity, velocity...) will present the same statistical behaviour. The same distribution can be used to statistically describe it in the case of a power law function of the parameter with the potential. In this paper we have analysed the measurements of linear discharge propagation velocity obtained by Balmain et al. (1982) on different materials. We have shown that these values were distributed in accordance with a Weibull function. The following general expression may be set for the velocity of the discharge, W: W = α(V s-V0)γ. Such a relationship had already been determined in the case of negative (γ = 1) or positive (γ < 1) surface discharges at atmospheric pressure in air. An experimental approach is then proposed to evaluate the statistical laws governing the main parameters of the e-irradiated dielectric discharges.

Résumé
L'irradiation sous vide par des électrons énergétiques de films de polymère conduit à l'apparition de décharges se propageant à la surface de ces matériaux. De telles décharges pourraient être à l'origine de perturbations radioélectriques observées sur les satellites géostationnaires en période d'orage magnétique. Ces décharges peuvent se déclencher sur un défaut ou à un bord du matériau ou être provoquées par la rupture diélectrique de l'échantillon. On observe une distribution statistique des valeurs du potentiel de déclenchement Vs, qui peut être décrit par la loi de Weibull. Les paramètres caractéristiques de la décharge (intensité du courant, vitesse de propagation... ) présenteront alors un comportement identique ; celui-ci pourra être décrit par une loi semblable dans le cas de variations du paramètre en (Vs- V0)γ. Nous analysons dans cet article les mesures de vitesse de propagation de décharges linéaires obtenues par Balmain et al. (1982). Nous montrons que la loi de Weibull rend compte de la distribution des valeurs de vitesse. Nous pourrons envisager l'expression suivante pour la vitesse de propagation, W : W = α( Vs-V0)γ. Une relation semblable a été établie à pression atmosphérique dans le cas des décharges de surface négative (γ = 1) et positive (γ < 1). Une approche expérimentale basée sur la détermination des lois statistiques gouvemant les paramètres importants de ces décharges est proposée.