Научная статья на тему 'Композиционный материал для защиты радиоэлектронной аппаратуры космических аппаратов от ионизирующего излучения'

Композиционный материал для защиты радиоэлектронной аппаратуры космических аппаратов от ионизирующего излучения Текст научной статьи по специальности «Физика»

CC BY
1368
421
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Область наук
Ключевые слова
КОМПОЗИЦИОННЫЙ МАТЕРИАЛ / ЭКРАНИРУЮЩАЯ СПОСОБНОСТЬ / ПОТОК ЭЛЕКТРОНОВ / COMPOSITE MATERIAL / SHIELDING ABILITY / ELECTRON RADIATION

Аннотация научной статьи по физике, автор научной работы — Джур Е. А., Санин А. Ф., Божко С. А., Андрианов А. Ю., Белоус В. А.

Рассматривается проблема обеспечения защиты радиоэлектронной аппаратуры космических аппаратов от ионизирующего излучения на орбите. Целью работы является разработка и исследование многофазных гетерогенных материалов для защиты радиоэлектронной аппаратуры космического аппарата, находящегося на геостационарной орбите. Предметом исследования являются дисперсно-наполненные полимерные композиционные материалы, а объектом исследования процессы взаимодействия электронного излучения с указанными материалами. Для исследования использовалась методика имитационного облучения электронами образцов композиционных материалов. Проведено моделирование методом Монте-Карло прохождения электронов через образцы композиционных материалов. Результаты исследования показали, что экранирующая способность разработанных образцов композиционных материалов выше не менее чем на 30 % по сравнению с алюминием при равной массовой толщине. Разработанные композиционные материалы могут использоваться в системах пассивной защиты радиоэлектронной аппаратуры космических аппаратов на геостационарной орбите.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по физике , автор научной работы — Джур Е. А., Санин А. Ф., Божко С. А., Андрианов А. Ю., Белоус В. А.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

COMPOSITE MATERIAL FOR PROTECTION OF SPACECRAFT ELECTRONICS AGAINST IONIZING RADIATION

The problem of protection of spacecraft electronics against ionizing radiation is reviewed. The goal of the work is to develop and study the multiphase heterogeneous materials for shielding of spacecraft electronics on the geostationary orbit. The subject of the study is disperse-filled polymer composite materials and the objects of the study are the processes of interaction of electron radiation with the mentioned materials. The imitative irradiation method of samples of the composite materials was used in the study. Simulating of electron transmission through the samples of the composite materials was made with Monte-Carlo method. The results of the study demonstrate that shielding ability of the developed samples of the composite materials is no less than 30 % greater as compared with aluminum at the equal mass thickness. The developed composite materials can be applied in the systems of passive shielding of the spacecraft electronics on geostationary orbit.

Текст научной работы на тему «Композиционный материал для защиты радиоэлектронной аппаратуры космических аппаратов от ионизирующего излучения»

УДК 537.533.9

КОМПОЗИЦИОННЫЙ МАТЕРИАЛ ДЛЯ ЗАЩИТЫ РАДИОЭЛЕКТРОННОЙ АППАРАТУРЫ КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТОВ ОТ ИОНИЗИРУЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ

Е. А. Джур1, А. Ф. Санин1, С. А. Божко1, А. Ю. Андрианов1, В. А. Белоус2, А. В. Рыбка2, А. А. Захарченко2,

В. Н. Борисенко2, А. М. Зиновьев3, А. П. Кузнецов3, Ю. В. Плисак3

1 Днепропетровский национальный университет имени Олеся Гончара Украина, 49050, Днепропетровск, просп. Юрия Гагарина, 72. E-mail: [email protected] 2Национальный научный центр «Харьковский физико-технический институт»

Украина, 61108, Харьков, ул. Академическая, 1 3Научно-производственная группа «Днепротехсервис»

Украина, 49005, Днепропетровск, ул. Симферопольская, 21

Рассматривается проблема обеспечения защиты радиоэлектронной аппаратуры космических аппаратов от ионизирующего излучения на орбите. Целью работы является разработка и исследование многофазных гетерогенных материалов для защиты радиоэлектронной аппаратуры космического аппарата, находящегося на геостационарной орбите. Предметом исследования являются дисперсно-наполненные полимерные композиционные материалы, а объектом исследования - процессы взаимодействия электронного излучения с указанными материалами. Для исследования использовалась методика имитационного облучения электронами образцов композиционных материалов. Проведено моделирование методом Монте-Карло прохождения электронов через образцы композиционных материалов. Результаты исследования показали, что экранирующая способность разработанных образцов композиционных материалов выше не менее чем на 30 % по сравнению с алюминием при равной массовой толщине. Разработанные композиционные материалы могут использоваться в системах пассивной защиты радиоэлектронной аппаратуры космических аппаратов на геостационарной орбите.

Ключевые слова: композиционный материал, экранирующая способность, поток электронов.

COMPOSITE MATERIAL FOR PROTECTION OF SPACECRAFT ELECTRONICS AGAINST IONIZING RADIATION

Y. A. Dzhur1, A. F. Sanin1, S. A. Bozhko1, A. Y. Andrianov1, V. A. Belous2, A. V. Rybka2,

A. A. Zakharchenko2, V. N. Borysenko2, A. M. Zinoviev3, A. P. Kuznetsov3, Y. V. Plysak3

1Dnipropetrovsk National University named after Oles Honchar 72 Gagarin str., Dnepropetrovsk, 9050, Ukraine. E-mail: [email protected] 2National Science Center “Kharkov Institute of Physics and Technology”

1 Akademicheskaya str., Kharkov, 61108, Ukraine 3Scientific and Production Group Dneprotechservice 21 Simferopolskaya str., Dnepropetrovsk, 49005, Ukraine

The problem ofprotection of spacecraft electronics against ionizing radiation is reviewed. The goal of the work is to develop and study the multiphase heterogeneous materials for shielding of spacecraft electronics on the geostationary orbit. The subject of the study is disperse-filled polymer composite materials and the objects of the study are the processes of interaction of electron radiation with the mentioned materials. The imitative irradiation method of samples of the composite materials was used in the study. Simulating of electron transmission through the samples of the composite materials was made with Monte-Carlo method. The results of the study demonstrate that shielding ability of the developed samples of the composite materials is no less than 30 % greater as compared with aluminum at the equal mass thickness. The developed composite materials can be applied in the systems of passive shielding of the spacecraft electronics on geostationary orbit.

Keywords: composite material, shielding ability, electron radiation.

Одна из основных проблем обеспечения надежно- РЭА от воздействия ионизирующего излучения может

сти телекоммуникационных космических аппаратов быть реализована несколькими организационно-

(КА) заключается в необходимости защиты радио- техническими способами, одним из которых является

электронной аппаратуры (РЭА) системы управления применение более радиационно-стойкой элементной

КА от ионизирующего излучения на орбите. Защита базы РЭА [1; 2]. Однако повышение радиационной

стойкости элементной базы, в том числе интегральных схем, приводит к существенному удорожанию системы управления, что снижает конкурентоспособность КА на быстроразвивающемся рынке телекоммуникационных услуг.

Способ обеспечения защиты РЭА может быть позаимствован из практики повышения радиационной безопасности наземных ядерных объектов, который заключается в сокращении времени работы под облучением с целью снижения накопленной дозы [3]. Но сокращение времени эксплуатации КА совершенно неактуально в условиях требования повышения срока его активного существования на орбите [4]. Другой организационный способ заключается в выборе такой траектории полета, которая обеспечивает минимальное пребывание КА в зонах повышенного радиационного воздействия, что также является не приемлемым, поскольку КА должен иметь определенную ориентацию относительно Земли.

Повышение работоспособности РЭА в условиях космического облучения может обеспечиваться использованием защитных экранов - активных, в виде направленного электромагнитного поля, отклоняющего поток заряженных частиц, и пассивных, в виде защитных материалов, поглощающих или рассеивающих излучение [5]. Первый из вариантов на сегодняшний день технически не реализуем, второй является наиболее простым как по технической реализации, так и по стоимости. Его реализация может быть основана на оптимизации компоновки РЭА, в результате которой критические элементы экранируются более стойкими или менее ответственными элементами, что трудно реализовать в условиях ужесточения требований к компактности и функциональности современных интегральных схем РЭА. Следует отметить, что при использовании экранирующих материалов для пассивной защиты возникает проблема неизбежного повышения массы КА. Поэтому основной характеристикой защитного материала должна быть экранирующая способность, отнесенная к удельному весу. Основным материалом, используемым в качестве защитного, является алюминий и его сплавы, обладающие небольшой плотностью и высокой технологичностью.

Тем не менее, поиск новых более эффективных экранирующих материалов не прекращается. Именно поэтому значительная часть работ в области защиты КА от космического излучения разного вида посвящена исследованию экранирующих свойств различных материалов, а также геометрических характеристик самого экрана.

Основной целью работы, некоторые результаты которой представлены в статье, является разработка и исследование многофазных гетерогенных материалов для защиты РЭА КА, находящегося на геостационарной орбите (ГСО). Объектом исследования являются процессы взаимодействия корпускулярного излучения с полимерными композиционными материалами (ПКМ), содержащими высокодисперсные модификаторы.

Для ГСО ионизирующее излучение представлено электронами и протонами естественного радиационного поля Земли (ЕРПЗ), а также протонами солнечных космических лучей (СКЛ). Другие источники (галактические лучи или ионы СКЛ) не рассматриваются в виду низкой интенсивности или проницаемости. Спектры дифференциальных и интегральных потоков электронов и протонов для ГСО, рассчитаны с помощью программного обеспечения ОМЕИЕ 3.5.2.1 при использовании моделей АЕ8МАХ для электронов, АР8МШ для протонов, 1РЬ1 и «Август 1972 г» для протонов (соответственно для усредненных значений по всем точкам орбиты и для пиковых значений солнечных вспышек, наблюдаемых в августе 1972 г.).

Экспериментальные исследования экранирующих свойств материалов осуществлялось путем имитационного облучения потоком электронов энергией 2,5 МэВ мишени из ПКМ с высокодисперсным наполнителем и эталонов из алюминия марки А7 с измерением и сопоставлением энергетических параметров первичных и прошедших сквозь мишень электронов. Облучение образцов с размерами 40*40 мм и толщиной

1, 1,5, 2, 3 и 4 мм проводилось с использованием электростатического ускорителя электронов «ЭЛИАС». Геометрические параметры детектора на базе кристалла С^пТе выбирались таким образом, чтобы электроны с энергией 2,5 МэВ и сечением пучка 2,25 мм2 полностью поглощались в кристалле. Кратность ослабления кI (по току) первичного потока электронов образцами ПКМ и алюминиевыми эталонами определяли путем сопоставления силы тока при фиксированном напряжении смещения на детекторе, возникающего при облучении с мишенью и без: кI = 10 / 1т, где 10 - сила тока на детекторе без мишени, характеризующая первичный поток электронов; 1Т -сила тока на детекторе с мишенью, характеризующая поток электронов, прошедших мишень и мощность квантового тормозного излучения от мишени в телесный угол детектора. Общий ток на детекторе пропорционален суме токов, производимых электронами и квантами тормозного излучения в отдельности.

Расчетная оценка прохождения потока электронов для ряда образцов ПКМ и алюминиевого сплава АМг6 проводилась с помощью программного кода Ев8 моделирования методом Монте-Карло взаимодействия электронов и гамма-квантов с веществом.

Согласно выполненным ранее исследованиям, обобщенным в [6], потери энергии электронами и протонами обратно пропорциональны атомному номеру элемента материала защиты. Такая зависимость нарушается для электронов с энергиями, выходящими за пределы рассматриваемого в работе спектра, что связано с увеличением вклада радиационных потерь по сравнению с потерями на ионизацию. Радиационные потери электронов возрастают с увеличением их кинетической энергии [7], и это возрастание пропорционально атомному номеру вещества. «Обратная сторона медали» радиационных потерь -возникновение тормозного излучения. И соответственно, чем больше атомный номер вещества, тем больше выход тормозного излучения; чем выше

энергия электрона, тем шире спектр тормозного излу- вольфрам, при этом предпочтение отдается последне-

чения. Следует отметить, что кроме «энергетической му элементу вследствие его наименьшей токсичности.

проблемы» взаимодействия электронов с веществом В условиях поиска альтернативы алюминию, как

существует и «геометрическая проблема» [8], связан- материалу экранирующей защиты РЭА, интерес пред-

ная с рассеванием электронов, и это рассеивание про- ставляет экспериментальное исследование образцов

текает наиболее интенсивно в веществах с высоким КМ с плотностью меньшей или близкой к 2700 кг/м3.

атомным номером. Многократное рассеивание элек- В табл. 1 представлены результаты эксперимен-

тронов в веществе в конечном итоге приводит к уве- тального определения кратности ослабления потоков

личению альбедо первичного потока, что в условиях электронов при прохождении через образцы ПКМ

открытого космоса способствует значительному по- и алюминия (эталон).

вышению экранирующей способности защитного ма- Для сравнения экранирующей способности ПКМ

териала. и алюминиевого эталона необходимо использовать

Таким образом, при выборе компонентов ПКМ це- материалы с равными массовыми толщинами. Для

лесообразно принять к рассмотрению элементы как с количественной оценки соотношения экранирующей

малым атомным номером (для эффективного ослаб- способности образцов и эталонов использовали коэф-

ления потоков протонов), так и элементы с высоким фициент отношения массово-защитных свойств, ко-

атомным номером, повышающие альбедо электронов. торый позволяет оценить, во сколько раз отличаются

Их относительное содержание в составе материала кратности ослабления потока электронов ПКМ

определяется интенсивностью и спектром протонов и алюминием при их равной массовой толщине

и электронов на заданной орбите. С°гласн° приведен- ^ = кс/ка, где кс - кратность ослабления потока элек-

ным спектрам на рис. 1 наибольшую интенсивность на тронов образцом ПКМ при одинаковой с алюминием

рассматриваемой орбите имеют электроны ЕРГО. массовой толщине; ка - кратность ослабления потока

В связи с этим наибольший интерес представляет электронов алюминиевым эталоном при одинаковой с

изменение энергии электронов при прохождении че- образцом ПКМ массовой толщине. Анализ результа-

рез слой защиты при разном относительном содержа- тов, представленных в табл. 2 и рис. 2, показывает,

нии основных компонентов в образцах ПКМ, состоя- что как минимум четыре образца ПКМ имеют боль-

щих из легкой полимерной матрицы, например, эпок- шую экранирующую способность к потоку электро-

сидной смолы, содержащей такие легкие элементы нов (или массово-защитные характеристики) по срав-

как водород, углерод и кислород, и наполнителя из нению с алюминием.

металлов с высоким атомным номером. Данный класс Как видно из данных табл. 2, экранирующая спо-

смол хорошо себя зарекомендовал в изделиях ракет- собность отвержденной эпоксидной смолы без напол-

но-космической техники, поскольку удовлетворяет нителя несколько хуже, чем для алюминия. С увели-

основным требованиям к физическим и механическим чением содержания вольфрама наблюдается рост эк-

свойствам (структурная и адгезионная прочность, ранирующих свойств ПКМ. Образец с содержанием

низкое газовыделение, радиационная стойкость). вольфрама 63 % является наиболее эффективным -

В качестве наполнителя можно рассматривать тяже- его экранирующая способность более чем на 30 %

лые металлы, такие как уран, свинец, висмут или превосходит экранирующую способность алюминия.

Электроны ЕРПЗ

Дифференциальный поток АЕ8МАХ Интергральный поток АЕ8МАХ

Протоны ЕРПЗ

Дифференциальный поток АР8МЕМ Интергр альный поток АР8МЕМ

Протоны СКЛ

Дифференциальный поток 1РЬ91 Интергр альнынпоток 1РЬ91

Протоны СВ

Дифференциальный поток Ашус1 1972 г Иитергральнынпоток Август 1972 г

Рис. 1. Характеристики ионизирующего излучения на ГСО с указанием типа выбранной модели

-1 -2 -]

Дифференциальный поток, МэВ см с Интегральный поток, см'с1

Энеогмя частий. МэВ

Таблица 1

Кратности ослабления потока электронов энергией 2,5 МэВ ПКМ и алюминиевым эталоном

№ п.п. Состав образца КМ (в % указано массовое содержание наполнителя) Плотность измеренная, кг/м3 Массовая толщина, кг/м2 Кратность ослабления

1 Эпофлекс-09 1180 3,13 1,44±0,054

2 Эпофлекс-09 + 45 % Ш 2040 4,28 2,22±0,104

3 Эпофлекс-09 + 63 % Ш 2860 5,81 3,20±0,112

4 Эпофлекс-09 + 15 % А12О3 + 35 % Ш 1940 3,94 2,12±0,055

5 Эпофлекс-09 + 25 % А12О3 + 25 % Ш 1830 3,75 1,89±0,052

6 Эпофлекс-09 + 35 % А12О3 + 15 % Ш 1780 3,35 1,64±0,021

7 Алюминий А7 2700 2,70 1,44±0,022

8 4,05 1,82±0,018

9 5,40 2,35±0,047

Таблица 2

Сравнение массово-защитных характеристик ПКМ и алюминия при одинаковой массовой толщине

№ п.п. Состав образца КМ (в % указано массовое содержание наполнителя) Массовая толщина, кг/м2 Кратность ослабления Коэффициент отношения по защите

эталона А1 образца КМ

1 Эпофлекс-09 3,13 1,56 1,44 0,92

2 Эпофлекс-09 + 45 % Ш 4,28 1,93 2,22 1,15

3 Эпофлекс-09 + 63 % Ш 5,81 2,42 3,20 1,32

4 Эпофлекс-09 + 15 % А12О3 + 35 % Ш 3,94 1,82 2,12 1,17

5 Эпофлекс-09 + 25 % А12О3 + 25 % Ш 3,75 1,76 1,89 1,07

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

6 Эпофлекс-09 + 35 % А12О3 + 15 % Ш 3,35 1,63 1,64 1,01

Если коэффициент отношения по защите позволяет оценить, во сколько раз экранирующие свойства ПКМ выше, чем у алюминия при одинаковой массе, то коэффициент отношения по массе позволяет количественно оценить, во сколько раз масса образцов ПКМ ниже, чем у алюминия при одинаковой экранирующей способности гт = та/тс, где та - массовая толщина алюминия при одинаковой с образцом ПКМ кратности ослабления; тс - массовая толщина образца ПКМ при одинаковой с алюминием кратности ослабления.

Рис. 2. Зависимость кратности ослабления потока электронов энергией 2,5 МэВ образцами КМ и алюминиевыми эталонами от их массовой толщины

Результаты исследований показывают, что защита из ПКМ с содержанием вольфрама 63 % на 42 % легче, чем из алюминия, при одинаковой кратности ослабления 3,2 (табл. 3).

Моделирование методом Монте-Карло проводилось для наиболее эффективных образцов КМ с содержанием вольфрама 45 и 63 % и толщиной, соответственно, 2,59 и 1,85 мм, эквивалентных 2 мм эталона из сплава АМг6 (массовая толщина всех материалов одинакова - 5,28 кг/м2).

В качестве основного критерия для оценки доли энергии электронов, поглощенной или рассеянной мишенью, использовался параметр, определяемый согласно выражению п = Е/Е0, где п - эффективность ослабления потока энергии, переносимой электронами, Ес - поглощенная мишенью энергия потока электронов; Е0 - начальная энергия потока электронов. Несмотря на различие в способах оценки кратности ослабления первичного потока электронов к/, используемой в эксперименте, и эффективности ослабления потока энергии п в моделировании, эти параметры можно сопоставить как к = 1 / (1 - п).

Согласно результатам оценки величины п в широком энергетическом спектре (рис. 3) способности к ослаблению потока электронов ПКМ и АМг6 начинают заметно отличаться при энергии электронов, превышающей 1 МэВ.

Кратность ослабления потока электронов с энергией 2,5 МэВ образцом с содержанием вольфрама 63 % и толщиной 1,85 мм составляет 4, образцом с содержанием вольфрама 45 % и толщиной 2,5 мм -3,2, а сплавом АМг6 толщиной 2 мм - 2. Таким образом, экранирующая способность ПКМ с содержанием

вольфрама 63 % на энергии электронов 2,5 МэВ выше, чем у АМг6 в 2 раза, а образца с содержанием вольфрама 45 % - в 1,6 раз.

I 1.00-

I 0,75-

'І 0.50-

± 0.00

АМгб; 2 мы -«0— Эпофяе»:с-09.2.5 мм ^^45в* вольфрама. 2.5 мм ^•^63®» вольфрама. 2.5 мм —£>— 63е»вольфрама. 1,85 мм

о

Энергия электронов. МэВ

Рис. 3. Эффективность ослабления потока энергии веществом мишени в зависимости от энергии электронов

Однако в представленных на рис. 3 результатах не учитывается энергия электронов, преобразованная в энергию квантов тормозного излучения. Анализ спектров вторичного тормозного излучения (рис. 4) позволил установить, что отношение количества квантов тормозного излучения за образцом из ПКМ

с содержанием вольфрама 63 % к количеству квантов за образцом из АМг6 составляет 1,9, а количество квантов тормозного излучения за образцом ПКМ (содержание вольфрама 45 %) и за эталоном АМг6 отличается в 1,57 раз (табл. 4). Исходя только из количественных оценок расчетная эффективность экранирования потока электронов образцами из ПКМ и АМг6 приблизительно одинаковая. Но следует отметить, что большая часть квантов тормозного излучения после АМг6 имеет энергии менее 30 кэВ. Такие у-кванты вносят значительный вклад в поглощенную дозу элементов РЭА, так как полностью поглощаются кремниевыми пластинами (имитирующими элементы РЭА) в отличие от квантов больших энергий, которые передают только часть своей энергии.

Согласно данным табл. 5 при начальной энергии электронов 2,5 МэВ общее количество электронов, прошедших экран из ПКМ, меньше, чем прошедших через образец из АМг6. Причем для ПКМ с содержанием наполнителя 63 % и толщиной 1,85 мм количество прошедших электронов почти в 2 раза меньше, чем для алюминиевого сплава.

Анализ спектров энергий электронов, прошедших мишени из ПКМ и АМг6 (рис. 5), позволяет сделать вывод о существенном снижении количества электронов

как высоких (в диапазоне 1,25_1,75 МэВ), так и низких

энергий (менее 0,5 МэВ) для первого материала.

Сравнение массовых характеристик образцов КМ и эталонов алюминия при их равной экранирующей способности

Таблица 3

№ п.п. Состав образца КМ (в % указано массовое содержание наполнителя) Кратность ослабления Массовая толщина, кг/м2 Коэффициент отношения по массе

образца КМ эталона А1

1 Эпофлекс-09 1,44 3,13 2,76 0,88

2 Эпофлекс-09 + 45 % Ш 2,22 4,28 5,19 1,21

3 Эпофлекс-09 + 63 % Ш 3,20 5,81 8,24 1,42

4 Эпофлекс-09 + 15 % А1203 + 35 % Ш 2,12 3,94 4,88 1,24

5 Эпофлекс-09 + 25 % А1203 + 25 % Ш 1,89 3,75 4,16 1,11

6 Эпофлекс-09 + 35 % А1203 + 15 % Ш 1,64 3,35 3,38 1,01

Таблица 4

Количество квантов тормозного излучения, возникших в результате взаимодействия с мишенью электронов энергией 2,5 МэВ, нормированных к количеству первичных электронов

Мишень Образцы КМ с содержанием наполнителя, % АМг6

0 45 63 63

Толщина мишени, мм 2,5 2,5 2,5 1,85 2,0

Отношение количества у-квантов к количеству первичных электронов 0,035 0,170 0,202 0,205 0,108

Таблица 5

Отношение количества электронов, прошедших мишень, к количеству первичных электронов с энергией 2,5 МэВ

Мишень Образцы ПКМ с содержанием наполнителя, % АМг6

0 45 63 63

Толщина мишени, мм 2,5 2,5 2,5 1,85 2,0

Отношение количества электронов за мишенью к количеству первичных электронов 1,025 0,542 0,192 0,425 0,846

Рис. 4. Спектры тормозного излучения, возникшие в результате взаимодействия первичных электронов энергией 2,5 МэВ с веществом мишени

Рис. 5. Спектры электронов, прошедших мишень, нормированных к общему количеству первичных электронов энергией 2,5 МэВ

Используемые на сегодняшний день в качестве экранирующего материала алюминий и его сплавы могут быть заменены более эффективными по массовозащитным характеристикам ПКМ с наполнителями на основе высокодисперсных порошков тяжелых металлов.

Моделирование методом Монте-Карло прохождения потока электронов через исследуемые материалы защиты показало, что при выбранных критериях количественной оценки излучения эффективность экранирования образцами из ПКМ и АМг6 приблизительно одинаковая. В то же время экспериментально установлено, что ПКМ с содержанием наполнителя в количестве 63 % характеризуется на 30 % большей экранирующей способностью по сравнению с алюминием при равной массовой толщине. При этом количество электронов прошедших защиту из ПКМ значительно меньше по сравнению с алюминием.

Различие между результатами расчета и эксперимента, обусловлено тем, что моделирование учитывает все электроны и гамма-кванты за материалом защиты, а эксперимент - только те, что поглотились детектором. Таким образом, эксперимент в большей степени отражает дозовые нагрузки на объект защиты.

Для подтверждения эффективности полимерных КМ планируется проведение экспериментов по имитационному облучению наиболее критичных по отношению к излучению элементов РЭА до доз, приводящих к потере их функциональности.

Библиографические ссылки

1. Юдинцев В. Радиационно-стойкие интегральные схемы // Электроника: Наука, Технология, Бизнес. 2007. № 5. С. 72-77.

2. Гобчанский О., Попов В., Николаев Ю. Повышение радиационной стойкости индустриальных средств автоматики в составе бортовой аппаратуры // Современные технологии автоматизации. 2001. № 4.

С. 36-40.

3. International Atomic Energy Agency, Optimization of radiation protection in the control of

occupational exposure, Safety Report Series. No. 21. IAEA, Vienna. 2002. 66 p.

4. Анашин В. С. Проблемы обеспечения высоких сроков активного существования РЭА спутников связи // Электросвязь. 2009. № 4. С. 19-22.

5. Varga L., Horvath E. Evaluation of electronics shielding in micro-satellites. Technical memorandum: DRDC Ottawa TM 2003-017. Defence R&D Canada. Ottawa, 2003. 25 p.

6. Хаффнер Дж. Ядерное излучение и защита в космосе. М. : Атомиздат, 1971. 320 с.

7. Мурзин В. С. Введение в физику космических лучей. М. : Атомиздат, 1979. 304 c.

8. The radiation design handbook. ESA PSS-01-609 Issue 1. ESA Publications Division, ESTEC, Noordwijk, 1993. 445 p.

References

1. Yudintsev V. Elektronika: Nauka, Tekhnologiya, Biznes, 2007, no. 5, p. 72-77.

2. Gobchanskiy O., Popov V., Nikolaev Yu. Sovremennye tekhnologii avtomatizatsii, 2001, no. 4, p. 36-40.

3. International Atomic Energy Agency, Optimization of radiation protection in the control of occupational exposure, Safety Report Series No. 21. IAEA, Vienna. 2002. 66 p.

4. Anashin V. S. Elektrosvyaz', 2009, № 4, p. 19-22.

5. Varga L., Horvath E. Evaluation of electronics shielding in micro-satellites. Technical memorandum: DRDC Ottawa TM 2003-017. Defence R&D Canada. Ottawa, 2003. 25 p.

6. Khaffner Dzh. Yadernoe izluchenie i zashchita v kosmose (Nuclear radiation and protection in space). Moscow, Atomizdat, 1971, 320 p.

7. Murzin V. S. Vvedenie v fiziku kosmicheskikh luchey (Introduction to the physics of rays). Moscow, Atomizdat, 1979, 304 p.

8. The radiation design handbook. ESA PSS-01-609 Issue 1. ESA Publications Division, ESTEC, Noordwijk, 1993. 445 p.

© Джур Е. А., Санин А. Ф., Божко С. А., Андрианов А. Ю., Белоус В. А., Рыбка А. В., Захарченко А. А., Борисенко В. Н., Зиновьев А. М., Кузнецов А. П., Плисак Ю. В., 2013

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.