РадСтойкость_Лек_02_ч_2_Радиационная стойкость изделий или материалов

Уточнение требований по радиационным воздействиям

В околоземном космическом пространстве существуют несколько источников ионизирующего излучения:
- потоки космических лучей, образованные галактическими космическими лучами (ГКЛ);
- космическим излучением Солнца, возникающим при интенсивных хромосферных вспышках;
- радиационные пояса Земли искусственного и естественного происхождения, расположенные на расстояниях от нескольких сотен до нескольких десятков тысяч километров от поверхности Земли;
- при полетах к некоторым планетам, например, к Юпитеру, КА может быть подвержен воздействию ИИ радиационных поясов этих планет.
Наиболее серьезную опасность представляют естественные и искусственные радиационные пояса Земли.
Естественные радиационные пояса Земли (ЕРПЗ) представляют собой внутренние области земной магнитосферы, в которых магнитное поле Земли удерживает заряженные частицы (протоны, электроны, альфа-частицы и ядра более тяжёлых химических элементов), обладающие высокой кинетической энергией от десятков КэВ до сотен МэВ. Своим существованием эти пояса обязаны наличию у Земли магнитного поля. Магнитное поле Земли захватывает падающие в него заряженные частицы, так что земная магнитосфера оказывается заполненной электронами, протонами, а также ионами разных энергий, совокупность которых и составляет радиационные пояса. Выходу заряженных частиц из радиационного поля Земли мешает особая конфигурация силовых линий геомагнитного поля, создающего для заряженных частиц магнитную ловушку.
Внутренний радиационный пояс характеризуется наличием протонов высоких энергий (от 20 до 800 МэВ) с максимумом плотности потока протонов с энергией
·р >20 МэВ до 104 протон/ (см.2
· с) на расстоянии L~1,5. Во внутреннем поясе присутствуют также электроны с энергиями от 20 40 КэВ до 1 МэВ; плотность потока электронов с
·р 13 EMBED Equation.3 1415 40 КэВ составляет в максимуме ~106 -10 7 электрон/(см 2
· с). С внешней стороны этот пояс ограничен магнитной оболочкой с L=2, которая пересекается с поверхностью Земли на геомагнитных широтах ~450 . На нижней границе внутреннего пояса (на высотах 200 - 300 км) частицы, испытывая частые столкновения с атомами и, молекулами атмосферных газов, теряют свою энергию, рассеиваются и «поглощаются» атмосферой.
Нижняя граница внутреннего пояса в зависимости от географической широты расположена на расстоянии от 600 до 1500км от поверхности Земли. Верхняя граница пояса простирается до высоты 10 тысяч км.
Внешний радиационный пояс заключён между магнитными оболочками с L=3 и L=6 с максимальной плотностью потока частиц на L ~ 4 - 4,5. Для внешнего пояса характерны электроны с энергиями 40 100 кэВ, плотность потока которых в максимуме достигает 106 - 107 электрон/(см2с). Среднее время «жизни» частиц внешнего радиационного пояса составляет 105 - 107 с. В периоды повышенной солнечной активности во внешнем поясе присутствуют также электроны больших энергий (до 1 МэВ и выше). Внешний радиационный пояс Земли начинается на высотах около 10 тыс.км (вблизи геомагнитного экватора) и простирается в зависимости от солнечной активности до высот 60-85 тыс.км.
Состав, плотности потоков и энергетические спектры частиц в естественных радиационных поясах Земли зависят от времени вариаций, связанных в основном с протекающими на Солнце процессами. При этом внутренний ЕПРЗ практически не подвержен временным вариациям, а внешний ЕПРЗ может изменяться существенно. Поэтому, радиационные пояса представляют собой серьезную опасность при длительных полётах в околоземном пространстве.
Искусственные радиационные пояса Земли образуются в результате высотных ядерных и термоядерных взрывов. Объем и координаты ИРПЗ зависят от места взрыва в пространстве и определяются мощностью боеприпасов. Осколки деления являются источником электронов со спектром до 10 МэВ. Плотность потоков электронов в ИРПЗ может достигать 1019 электрон
· см-2 · с-1 и выше. Однако она сравнительно быстро спадает во времени (за 2 месяца плотность снижается примерно на 50%). Ориентировочные оценки поглощенной за год дозы от ИРПЗ показывают, что она может достигать 106- 107 Дж·кг-1 (108 – 109 рад).
Для обеспечения создания КА с длительным сроком активного существования на орбитах эксплуатации необходимо предъявлять при создании новой радиационно-стойкой элементной компонентной базы (ЭКБ) следующие требования:
- по стойкости к дозе протонного и электронного излучения космического пространства - полная поглощенная доза не менее 100 крад;
- по стойкости к отказам при воздействии протонов и тяжелых заряженных частиц
- порог ЛПЭ отказа не менее 60 МэВ см2/мг;
- по стойкости к сбоям при воздействии протонов и тяжелых заряженных частиц – порог ЛПЭ сбоя не менее 36 МэВ см2/мг.
Усредненные параметры потоков частиц космических лучей и радиационных поясов Земли на ГСО и ВЭО приведены в табл. 1.

Таблица 1
Вид корпускулярного излучения
Состав
Энергия частиц, МэВ
Плотность потока, м-2 с-1
Вклад в полную дозу




ГСО
ВЭО
ГСО
ВЭО

Радиационные пояса Земли
Протоны Электроны
1-30
> 30
0,1-1,0
> 1,0
3·108
0
1·1011
1·1010
6·109
7·106 1·1011
1·109
~ 60%
~ 90%

Солнечные космические лучи
Протоны
18-104
1-104
1.3·106
-
-
107-108
~40%
~10%

Галактические космические лучи
Протоны Ядра гелия Более тяжелые ядра
102-1015 (для всех групп ядер)
3·104 3·103
1,2·101
3·104 3·103
1,2·101
Менее 1%
Менее 1%


Основные факторы космического пространства, оказывающие радиационное воздействие на материалы и радиоэлектронную аппаратуру КА
- потоки электронов и протонов радиационных поясов Земли;
- потоки протонов, солнечных космических лучей и галактических тяжелых заряженных частиц.
Эффекты радиационного воздействия
- накопление ионизационных эффектов и структурных повреждений в материалах и ЭКБ;
- сбои и отказы ЭКБ при воздействии протонов и ТЗЧ.
Таким образом, требования стойкости, прочности и устойчивости аппаратуры системы автоматики КА определяются интегральными эффектами в материалах элементов под воздействием гамма-нейтронного излучения ЯЭУ.
Кратковременные сбои и обратимые отказы могут наблюдаться в аппаратуре автоматики вследствие проявления ионизационных эффектов в полупроводниковых приборах под воздействием ИИ КП. При этом определяющими являются дифференциальные характеристики излучения – плотность энерговыделения в чувствительных объемах полупроводников.

Анализ влияния воздействия ИИ ЯЭУ и КП на материалы и компоненты аппаратуры систем управления КА с ЯЭУ

Конструирование РЭА, стойкой к ионизирующему облучению, предусматривает выбор материалов и элементной базы, а также конструктивных решений, уменьшающих влияние радиации.
Радиационная стойкость изделия или материала (ГОСТ 1829872) свойство аппаратуры, комплектующих элементов, материалов выполнять свои функции и сохранять параметры в пределах установленных норм во время воздействия ИИ. Критерием радиационной стойкости изделия (материала) является предельное значение определяющего параметра радиационной стойкости. Определяющий параметр параметр изделия (материала), изменение значения которого в условиях воздействия ИИ свыше определенного значения исключает возможность его применения. Показателем радиационной стойкости изделия служит значение характеристики поля ИИ, при котором достигаются критерии радиационной стойкости.
Воздействие ИИ на изделие (материал) проявляется в виде радиационного и ионизационного эффектов, обратимого или необратимого радиационных дефектов, радиационного разогрева и других явлений. Радиационный эффект изменение значений параметров изделий и материалов в результате воздействия ИИ. Ионизационный эффект радиационный эффект, обусловленный ионизацией и возбуждением атомов вещества. Радиационный дефект радиационный эффект, проявляющийся в нарушении структуры вещества под воздействием ИИ. Обратимый радиационный дефект радиационный дефект в веществе, исчезающий с прекращением облучения. Необратимый радиационный дефект радиационный дефект, длительно сохраняющийся в веществе после прекращения облучения Радиационный разогрев радиационный дефект, проявляющийся в повышении температуры материала в результате поглощения энергии ИИ.
Нейтронное излучение в основном является причиной радиационных дефектов, обусловленных физико-химическими преобразованиями в материалах (например, сшивание и диструкция при облучении полимеров, окисление). Возможны радиационный разогрев, выделение кислот и активных газов (хлор, фтор, водород).
При
· - излучении преобладают ионизационные эффекты. Увеличение концентрации избыточных носителей основная причина увеличения проводимости диэлектрических и полупроводниковых материалов
Металлы наиболее устойчивы к воздействию ИИ: им свойственна высокая концентрация свободных носителей заряда, а характеристики их слабо зависят от дефектов кристаллической решетки Последствия нейтронного облучения начинают сказываться при флюенсах порядка 1020 нейтр./см2. Гамма - излучение на свойства металлов практически не влияет. У большинства металлов при воздействии ИИ предел текучести возрастает в 2 ... 3 раза, ударная вязкость снижается,
·ve повышается на10...30%. Наименьшей радиационной стойкостью обладают электротехнические стали и магнитные материалы, у которых изменяется
·,
·
· при флюенсах порядка 1018 нейтр./см2.
Некоторые металлы, например, бор, марганец, кобальт, кадмий, цинк, молибден и др. после облучения тепловыми нейтронами становятся источникам и вторичного ИИ.
Наименее устойчивы к воздействию ИИ полупроводниковые и органические материалы. У полупроводниковых материалов при облучении изменяются время жизни и подвижность носителей заряда, коэффициент Холла. У органических материалов механические свойства, электрическая прочность, е, tg
·.
Неорганические материалы устойчивы к ИИ:
·, rизол, tg
· у них изменяются незначительно; у стекол изменяются оптические свойства и цвет.
Влияние ИИ на резисторы
Воздействие ИИ вызывает обратимые или необратимые изменения сопротивления, увеличение уровня шумов, ухудшение влагостойкости резисторов. Основные причины: деградация электрофизических характеристик резистивного и электроизоляционных материалов (резкое увеличение проводимости из-за ионизационных эффектов в материалах, воздухе или другой среде, окружаюшей резистор);
· - излучение вызывает в основном обратимые изменения После окончания облучения исходное значение сопротивления восстанавливается менее чем через 2 мс. Нейтронное излучение может стать причиной ухудшения влагостойкости резисторов и обратимых либо необратимых изменений их сопротивления. Последствия зависят от кинетической энергии частиц, дозы излучения, типа резистора. Необратимые радиационные дефекты резисторов связаны с нарушением структуры материалов основания, защитных покрытий, опрессовки, резистивного слоя.
Наиболее устойчивы к воздействию ИИ керамические и проволочные резисторы В конструкции этих резисторов используются лишь радиационно-стойкие материалы: металл, керамика, стекло. Так, облучение проволочных резисторов тепловыми нейтронами флюенсом около 1019 нейтр./см2 приводит к необратимому увеличению сопротивления (менее чем на 2% от исходной величины). При облучении их быстрыми нейтронами до флюенсов 1020 нейтр/см2 изменений в характеристиках не наблюдалось.
Менее устойчивы к ИИ металлопленочные и пленочные углеродистые резисторы. При их облучении одновременно быстрыми, тепловыми, надтепловыми нейтронами (соответственно величины флюенсы: 1014, 1018, 1016 нейтр./см2) и
·-излучением (доза 108 рад) отмечено постепенное увеличение сопротивления до 3,5%. При этом необратимые изменения составляют менее 2%. Устойчивость к влаге, уровень шумов и ТКС резисторов после облучения не меняются.
Бороуглеродистые резисторы ненадежны при облучении тепловыми нейтронами: флюенс около 1018 нейтр./см2 вызывает существенное (на 20%) повышение сопротивления и снижение влагостойкости резисторов в 2 раза. Основная причина в нарушении структуры проводящей пленки.
Композиционные резисторы в равной мере нестойки к корпускулярному и фотонному излучениям. Длительное воздействие нейтронов с флюенсом 1014 нейтр./см2 или
·-излучения дозой 108 рад приводит к снижению влагостойкости, возрастанию уровня собственных шумов в 2 раза, изменению номинального омического сопротивления rном до 10%. Причиной перечисленных необратимых радиационных дефектов является нарушение структуры органических материалов, использованных в качестве связующих в проводящей композиции.
Тонкопленочные интегральные резисторы способны выдерживать флюенсы быстрых нейтронов более 1016 нейтр./см2 без существенных изменений величины сопротивления и параметров надежности. Наибольшей стойкостью к ИИ обладают танталовые, никелевые, нихромовые тонкопленочные резисторы, покрытые пассивирующей защитной пленкой.
В радиационно-стойкой РЭА рекомендуется применять резисторы с rном < 10 кОм. Высокоомные резисторы защищают заливкой либо опрессовкой эпоксидной смолой. Увеличение толщины защитного покрытия в 10 раз позволяет снизить нестабильность резистора в 6...8 раз. При уменьшении размеров резистора его устойчивость к ИИ повышается.
Влияние ИИ на конденсаторы
Воздействие ИИ сказывается на параметры электрической прочности конденсаторов rизол, tg
·, Cном. Причины этих изменений: преобразования в структуре диэлектрика, механические деформации, ионизация диэлектрика и окружающей среды, выделение газов.
Рентгеновское и
·-излучение вызывают в основном обратимые радиационные дефекты. При облучении нейтронам возможны как обратимые, так и необратимые радиационные дефекты. Наибольшей стойкостью к ИИ обладают конденсаторы с неорганическим диэлектриком: керамические стекло-эмалевые, слюдяные. Изменение их параметров при облучении нейтронами флюенсом до 1016 нейтр./см2 и воздействии
·-излучения дозой до 109 рад не превышает долей или единиц процентов (исключение составляют низкочастотные сегнето-керамические конденсаторы, изменение их емкости достигает 25%) Менее чем через 2 ч после окончания облучения параметры керамических, стеклоэмалевых и слюдяных конденсаторов восстанавливаются до исходных.
Конденсаторы с органическим диэлектриком (бумажные, полистироловые, лавсановые, триацетатные, фторопластовые) обладают пониженной устойчивостью к ИИ облучении таких конденсаторов резко падает rизол, в 10 ... 20 раз увеличивается tg
·, изменения Cнoм составляют единицы или десятки процентов. Общая причина этих изменений разложение полимерных материалов. Лишь через 200 ... 300 ч после облучения параметры таких конденсаторов восстанавливаются до допустимых пределов.
Электролитические конденсаторы при облучении ненадежны. Отмечены случаи разгерметизаций из-за разложения электролита. Изменение емкости носит нерегулярный характер. Сведения о радиационной стойкости электролитических конденсаторов не достоверны.
Из интегральных тонкопленочных конденсаторов наиболее устойчивы к ИИ конденсаторы с диэлектриком на основе Та2O5 и Аl2O3.
Влияние ИИ на полупроводниковые приборы
Воздействие ИИ служит причиной обратимых либо необратимых радиационных дефектов, являющихся следствием ионизации и структурных нарушений в кристаллах.
Ионизирующее действие радиации приводит к генерации в объеме полупроводника избыточных зарядов.
Заряды, двигаясь под действием градиентов концентраций и электрических полей, создают фототоки. Величина избыточных фототоков пропорциональна эффективному (по сбору дополнительных носителей) объему прибора. Последний (для биполярных структур) определяется шириной области объемного заряда, площадью p-n-переходов и диффузионной длиной пробега неосновных носителей по обе стороны переходов. Поэтому минимизация размеров полупроводниковых приборов повышает их устойчивость к ИИ
Величина фототока зависит только от скорости поглощения энергии за счет электронных процессов и не зависит от типа и спектра ИИ. После окончания ИИ фототок уменьшается до нуля в соответствии со временем жизни неосновных носителей заряда
Структурные, нарушения обусловлены взаимодействием ИИ с кристаллической решеткой полупроводника. Степень структурных нарушении зависит от вида и энергии частиц, ПДИ. Известно, что даже незначительные дефекты структуры кристаллической решетки вызывают существенное изменение параметров полупроводниковых материалов: подвижности, эффективной концентрации, времени жизни носителей заряда. Поэтому следствием структурных нарушений являются необратимые дефекты полупроводниковых приборов.
В зависимости от типа прибора, технологии его изготовления, условий работы, вида и энергии излучения, преобладает тот или иной механизм нарушений. Он и определяет радиационную стойкость прибора.
Полупроводниковые диоды
Основные радиационные эффекты в диодах: фототоки (на один-два порядка больше рабочих токов), изменение сопротивления полупроводника, времени жизни носителей заряда.
Германиевые диоды.
Нейтронное ИИ при флюенсах порядка 1011 нейтр./см2 вызывает заметное изменение вольт-амперных характеристик: проводимость диодов в прямом направлении уменьшается, в обратном – увеличивается; полный отказ наблюдается при флюенсах более 1013 нейтр./см2.
При воздействии гамма-излучения (доза 104 рад, мощность дозы 107 рад/с) возникают фототоки, возрастает обратный ток (на 10%), уменьшается емкость p-n-перехода (на 10%). Через несколько дней после прекращения ИИ параметры диодов восстанавливаются до первоначальных.
Кремниевые диоды.
Нейтронное ИИ при флюенсах порядка 1012 нейтр./см2 вызывает заметное изменение вольт-амперных характеристик. При этом проводимость точечно-контактных диодов уменьшается в прямом и обратном направлениях. У плоскостных диодов проводимость в прямом направлении также уменьшается. В обратном направлении проводимость некоторых типов плоскостных кремниевых диодов с увеличением нейтронного потока увеличивается, достигает максимума при некоторой величине потока, после чего уменьшается При
· = 423 К воздействие ИИ на прямые характеристики сказывается меньше, нежели при нормальной температуре. Облучение нейтронами позволяет до 1000 раз уменьшить время переключения кремниевых диодов.
Туннельные диоды.
При нейтронном ИИ заметное изменение вольт-амперных характеристик диодов наблюдается лишь при флюенсах порядка 1017 нейтр./см2 Потенциальная устойчивость туннельных диодов к ИИ обусловлена низким удельным сопротивлением полупроводникового материала, сравнительно высокой рабочей частотой, слабой зависимостью характеристик диодов от ионизационных эффектов.
Интегральные диоды.
Радиационная стойкость обеспечивается при использовании коллекторного или эмиттерного переходов радиационно-стойкого транзистора. Наибольшей устойчивостью к ИИ обладают высокочастотные диоды (с тонкой базой).
Биполярные транзисторы.
Радиационная стойкость в основном определяется деградацией коэффициента передачи по току. Второстепенные эффекты: изменение второстепенных характеристик p–n-переходов, уменьшение емкостей p–n-переходов. Главная причина деградации параметров биполярных транзисторов при ИИ радиационные дефекты в полупроводниковом материале.
При облучении биполярных транзисторов, не имеющих на поверхности кристалла защитных покрытий, наблюдается обратимое возрастание тока из-за ионизационных эффектов. При прочих равных условиях наиболее устойчивы к ИИ транзисторы с минимальными размерами структуры и ступенчатым распределением примеси в рп-переходах.
Для повышения радиационной стойкости аппаратуры рекомендуется применять высокочастотные транзисторы с пассивирующими покрытиями па поверхности кристалла и с низкой мощностью рассеяния, работающие в режиме больших токов.
Униполярные транзисторы.
Радиационная стойкость определяется изменениями поверхностных и объемных состояний, обусловленными процессами в окисле, покрывающем поверхность приборов. Униполярные транзисторы выдерживают уровни ИИ меньшие, нежели биполярные. Наиболее чувствительны к воздействию ИИ униполярные транзисторы с изолированным затвором (МДП-транзисторы) Уже при дозе гамма-излучения менее 104 рад и флюенсе, равном 1012 нейтр./см2, наблюдается необратимый сдвиг сток-затворной характеристики в сторону более отрицательных смещений затвора (изменение порогового напряжения). Абсолютная величина сдвига зависит от толщины и материала диэлектрической пленки (чувствительность к ИИ снижается в следующей последовательности; SiО2, SiN4, SiO, Al2O3), материала электродов, технологии изготовления приборов, напряжения на затворе. Наиболее устойчивыми к ИИ являются МДП структуры с диэлектриком на основе Аl2О3. Они выдерживают фотонные излучения с дозой до 107 рад и уровни быстрых нейтронов ПИЧ до 1015 нейтр./см2. Униполярные транзисторы с управляющим рn-переходом обладают большей устойчивостью к ИИ, чем МДП транзисторы.
Интегральные микросхемы.
Действие ИИ проявляется в обратимых нарушениях работоспособности, вызванных ионизационными эффектами, и в необратимой деградации параметров. Основные причины нарушения работоспособности: изменение параметров у входящих в них элементов (резисторов, транзисторов и др.), повреждение межсоединений, ухудшение качества изоляции Радиационная стойкость конкретных ИС определяется их конструктивно-технологическими и схемными особенностями.
Конструктивно-технологические методы повышения радиационной стойкости ИС следующие:
обеспечение стойкости к ИИ активных и пассивных элементов;
создание надежной электрической изоляции элементов в условиях воздействия ИИ;
 использование радиационно-стойких проводящих и диэлектрических пассивирующих материалов;
ослабление первичного ИИ за счет рационального выбора конструкции корпуса и применение материалов, поглощающих энергию ИИ.
Наименее устойчивы к ИИ ИС с изоляцией встречно включёнными p–n-переходами. При воздействии ИИ образуются паразитные связи между элементами. Активизируются паразитные переключающие четырёхслойные структуры, связанные с изолирующими переходами. Всё это вызывает сбой или полный отказ ИС. Повышение радиационной стойкости достигается за счет уменьшения площади изолирующего перехода (метод ионной имплантации и др ) и использования изоляции в виде двуокиси кремния, сапфира, керамики. При использовании сапфировых подложек можно получить ИС, способные работать при мощности дозы до 1011 рад/с. ИС на поликристаллической подложке выдерживает излучение с мощностью дозы до 107...108 рад/с. Повреждение межсоединений может произойти из-за фототоковой генерации и теплового поглощения материалов межсоединения низкоэнергетических фотонных излучений.
Разрушение межсоединений из-за фототоковой генерации характерно для биполярных ИС, в которых при ИИ плотность тока в металлизации может возрасти в 100 раз. Для алюминиевой металлизации с типичной толщиной предел термоэлектрической прочности составляет 105 А/см2, что может достигаться при помощи дозы, равной 2
·1011 рад/с.
Значительный интерес для использования в условиях ИИ представляют ИС на основе керамических элементов (керамические твердые схемы) Такие ИС способны работать при нейтронном ИИ при флюенсах 1017 ... 1019 нейтр./см2 и дозах гамма-излучения до 1010 ... 1011 рад.
Влияние ИИ на электровакуумные приборы
Основные радиационные дефекты при воздействии ИИ на электровакуумные приборы: комптоновские токи, разгерметизация или разрыв баллона, выделение газов (СО, С02, O2 пары Н2O) с последующим отравлением катода, вторичное ИИ.
Главным источником комптоновских электронов является сетка. Анодный ток при воздействии ИИ увеличивается так, как если бы на сетку было подано положительное напряжение. Степень возрастания анодного тока зависит от коэффициента усиления лампы и величины сопротивления между сеткой и катодом.
Степень воздействий ИИ на баллоны из стекла и керамики зависит от сорта материала. Наименее стойкими к ИИ являются баллоны из стекла, содержащего бор: при флюенсах порядка 1016 нейтр./см2 они разгерметизируются.
Наибольшей стойкостью к ИИ обладают приемно-усилительные лампы (допустимый флюенс 1016 нейтр./см2). Фотоэлементы и электронно-лучевые трубки наименее устойчивы к ИИ (допустимый флюенс 1013 нейтр./см2): их отказ может произойти как из-за повреждения рабочих элементов, так и из-за изменения свойств защитных стекол.
В настоящее время хорошо отработаны и широко используются схемотехнические методы фототоковой компенсации, функциональное резервирование н другие меры, позволяющие повысить радиационную стойкость ИС но один-два порядка.
Данные по допустимым флюенсам и дозам для некоторых материалов и электрорадиоэлементов приведены на рисунке 1.

Смазки
Воздействие на смазочные материалы излучений высоких энергий (гамма-излучение, нейтронное и протонное излучение, альфа-частицы, свободные электроны и пр.) приводит к глубоким изменениям их структуры и свойств. Глубина изменений свойств зависит от дозы поглощенного облучения и химического состава смазочного материала. О радиационной стойкости смазок судят по изменению их свойств после облучения определенной интенсивности. Суммарная доза до 5
·(106-108) рад обычно вызывает разрушение волокон загустителя и изменения свойств смазок.
При работе в экстремальных условиях используются антифрикционные (АФ) покрытия, пасты или сухие порошки, а также как присадки к консистентным смазкам и маслам. В связи с трудностями нанесения на подшипники, сухие порошки приемлемы только для нескольких особых случаев применения. После многолетних разработок АФ покрытий, было доказано, что эти высокоэффективные смазки отлично работают в аэрокосмической отрасли, всех отраслях промышленности и особенно в тех сферах, где критичны проблемы трения и износа.
Специализированные смазочные материалы MOLYKOTE® D - 321 R - граффито – молибденовая сухая смазка воздушной сушки. Типичные применения:
- для соединений метал/метал при низких и средних скоростях и высоких нагрузках;
- подходит для постоянной смазки высоконагруженных направляющих с низкими скоростями скольжения, колебательными движениями и прерывистым режимом работы;
- улучшает процесс приработки. Для смазки систем работающих под высоким вакуумом и при экстремальных температурах и радиационных нагрузках.

.














































Рисунок 1. Стойкость материалов и электрорадиоэлементов к воздействию флюенса нейтронов (о) FN, нейтр./см2 и к поглощенной дозе D ((), рад.
Провода и кабели
В КА применялось и применяется около 50 марок радиочастотных кабелей с диаметрами по изоляции от 0,6 до 11 мм. Гибкие кабели используются как для фиксированного монтажа, так и для подключения раскрывающихся и подвижных антенн, в том числе в КА, функционирующих на геостационарных орбитах. При этом высокие дозы радиации мало влияют на электрические характеристики кабелей, что подтверждено соответствующими наземными испытаниями и исследованиями.
В 1990 г. в ОКБ КП была разработана серия из четырех кабелей, предназначенных специально для антенно-фидерных устройств (АФУ) КА в видовом исполнении ГОСТ В 20.39.404. Это особо гибкие кабели РК50-2-214, РК50-4-49, РК50-7-415 и РК50-7-416. Для трех последних кабелей нормированное число изгибов составляет 50000, из них 15000 при минус 200 °С. РК50-2-214 и РК50-7-416 отличаются повышенной радиационной стойкостью. Используемые в серии материалы не выделяют конденсируемых продуктов. Стойкость к пониженному атмосферному давлению по ТУ составляет 10-9 мм рт. ст. Минимальная наработка при максимальной рабочей температуре плюс 200 оС составляет 10000 ч (у РК50-7-416 20000 ч). Срок службы у всех кабелей 20 лет. Кабели применялись в ряде аппаратов дальнего космоса.
Первые монтажные провода для КА имели изоляцию в виде обмотки пленкой фторопласта-4 (МГТФ, СФ, ГФ). Однако такая изоляция негерметична и не защищает проводник от паров и влаги. В конце 60-х годов были разработаны герметичные провода типа ФД (МС16-13, МС26-13) с изоляцией на основе спекаемой пленки СКЛФ из фторопласта-4Д. Эти провода являлись длительное время основными монтажными и бортовыми проводами КА. Широко применяются они и сейчас. Впоследствии, начиная с 80-х годов, для бортовой кабельной сети КА стали применять провода серии МК 26-11(12). Их изоляция изготавливается путем намотки полиимидно-фторопластовой пленки ПМФ между двумя слоями СКЛФ с последующей запеч- кой. В результате получается герметичная монолитная дугостойкая изоляция с высокой стойкостью к истиранию, продав- ливанию и проколам. Вес этих проводов на 12 % меньше, чем у проводов МС 26-13 при одинаковом наружном диаметре. В редких случаях, когда требовалась более высокая радиационная стойкость, применялись провода МС26-12 с изоляцией из фторопласта-40Ш, но они проигрывают МС26-13 по габаритно-весовым характеристикам.
С конца 80-х годов в КА стали применяться провода МС16-12 с изоляцией из полиимидного лака. Эти провода имеют преимущество перед проводами МС16-13 по габаритам, весу, механическим характеристикам и радиационной стойкости, однако обладают таким недостатком, как трудное снятие изоляции при монтажных работах из-за высокой адгезии полиимида к металлу. Этот недостаток был частично устранен путем введения под изоляцию подслоя из канифоли (МС16-15) или суспензии фторопласта-4Д (МС26-15). Последним вариантом подобных проводов являются провода МС26-14, в которых фторсуспензия заменена на обмотку пленкой Ф-4Д. Сравнительные характеристики перечисленных проводов сечением 0,12 мм2 приведены в табл. 1. В ней приведены также данные по стойкости к воздействию открытого космоса на орбитах полета космических станций, полученные из натурных экспериментов на станциях «Салют-7» и «Мир». На этих высотах отсутствуют мощные потоки заряженных частиц, но присутствует агрессивный атомарный кислород.
Видно, что в настоящее время нет проводов, отвечающих всем требованиям в полной мере. Однако, если провода на основе полиимидного лака укрыть с помощью многослойной экрановакуумной теплоизоляции (ЭВТИ) от прямого воздействия открытого космоса, то можно получить почти идеальные провода. Их недостаток лишь в повышенной жесткости и в заметно более высоком, чем у фторопластовых проводов, газовыделении при нагреве в вакууме. Неплохие перспективы у новых проводов с изоляцией из сшиваемого фторопласта Ф-40С - хорошие габаритно-весовые показатели, хорошая радиационная стойкость, малое газовыде- ление и более высокая гибкость по сравнению с полиимид- ными проводами.
Для внутриприборного монтажа разработано несколько видов ленточных проводов - ЛЛПС, ЛФС, ЛФ, ЛПФО, ЛПФП. Из высоковольтных кабельных изделий в КА нашли применение монтажные провода ВНМ с изоляцией из фторопласта-4МБ, ПВМФО с изоляцией из пленки Ф-4 с промазкой кремнийорганической жидкостью для заполнения пустот, провода зажигания ВЗМ-155 с изоляцией из Ф-4 и оболочкой из Ф-4МБ и провода ПМВКС с изоляцией из кремнийорганической резины. Высоковольтные провода в КА применяются редко.
Работоспособность проводов и кабелей в условиях РКТ, как правило, более жестких, чем условия, указанные в ТУ, подтверждена многочисленными испытаниями, проводившимися в рамках многих НИР и ОКР. По их результатам оформлено несколько руководящих документов - решений, перечней. Эти документы при анализе условий эксплуатации в изделии используются в первую очередь. В некоторых случаях проводятся испытания на стойкость к воздействию факторов, имеющих место в конкретном изделии и превышающие по уровню ранее достигнутые значения.
При рассмотрении ПРП проводов и кабелей в конкретном аппарате принимаются во внимание особенности эксплуатации в КА:
размещение кабельных изделий преимущественно внутри КА при фиксированном монтаже, а если вне КА, то под защитой ЭВТИ;
отсутствие кислорода в окружающей среде, вследствие чего радиационная стойкость фторопластов повышается на 2 порядка из-за отсутствия радиационно-окислительных реакций;
после вывода КА на орбиту механические воздействия практически отсутствуют, кроме изгибов в АФУ;
максимальная рабочая температура намного ниже, чем допустимая по ТУ, что позволяет увеличить наработку до150 000 часов;
отсутствие для большинства случаев применения провода или кабеля воздействия атомарного кислорода и солнечного излучения;
малая глубина проникновения протонов и основной массы электронов радиационных поясов Земли, что приводит к значительному уменьшению дозы радиации под ЭВТИ по сравнению с поверхностью КА.
С учетом перечисленных особенностей дано разрешение на применение в Международной космической станции, например, фторопластовых проводов МС16-13 при давлении 10-11 мм рт. ст., в диапазоне температур от минус 125 до плюс 125 °С, наработке 150 000 ч, дозе радиации 5,3 106 рад и сроке службы 23 года (по ТУ 10-6 мм рт. ст.; минус 60... плюс 200 °С; 10 000 ч при +200 °С или 25 000 ч при 125 °С; 104 рад и 20 лет - соответственно). По тем же причинам для традиционного фторопластового радиочастотного кабеля РК50-4-21 допустимую дозу в спутнике «Молния» разрешено увеличить с 104 рад по ТУ до 2
·107 рад.
При рассмотрении ПРП принимаются во внимание и испытания, проведенные потребителем, как правило, в составе изделия или узла, в котором используется рассматриваемым провод или кабель.
Из кабельной продукции иностранного производства следует отметить продукцию Tyco Electronics/Raychem.
Tyco Electronics/Raychem признан как мировой лидер в технологии радиационной модификации и использует эти возможности для улучшения качества изоляции провода. Tyco Electronics/Raychem - компания, занимающаяся научным материаловедением для разработки высококачественных изоляционных систем для уникальных окружающих сред.
Таблица 1
Марка провода
Изоляция
Стойкость в открытом космосе (низкие орбиты)
Радиационная
стойкость
Макс. нруж. диам., мм
Масса,
кг/км

МГТФ
Пленка Ф-4
-
-
0,87
1,95

МС16-13
Спеченная пленка Ф-4Д
+++
+
0,81
1,85

МС26-13
Спеченная пленка Ф-4Д
+++
+
1,05
2,36

МС26-12
Ф-40Ш
+
++
1,20
2,49

МК26-12
Ф-4Д + ПМФ + Ф-4Д
+++
++
1,05
2,08

МС16-15
Канифоль, полиимидный лак
-
+++
0,65
1,35

МС26-15
Суспензия Ф-4Д, полиимидный лак
-
+++
0,70
1,51

МС26-14
Пленка Ф-4Д, полиимидный лак
-
+++
0,85
1,79

МС15-18
Ф-4МБ
+++
+
0,89
1,85

В разработке
МС16-18
Ф-40С
не испытывался
++
0,74
1,58

Примечание. «+++» - «отлично»;
«++» - «хорошо»;
«+» - «посредственно»;
«-» - «плохо».
В результате работы по созданию ряда продуктов специально оптимизированных для космической среды создана изоляция, которая легче, чем изоляция из полиимидной ленты, политетра-флуорэтилена (PTFE), или этилен-тетрафлуорэтилена (ETFE). Космический провод SPEC 55 превосходит требования NASA по испарению материала изоляции. Дополнительно космический провод SPEC 55 стойкий к радиации и ультрафиолетовому излучению и превосходит многие изоляции в стойкости к деградации атомарным кислородом. Космический провод SPEC 55 фирмы Tyco Electronics/Raychem определен для использования при +200° С и исследования NASA показали что он остается гибким при криогенных температурах. Также SPEC 55 очень стойкий к эффекту дугового разряда, в отличии от полиимидных продуктов. Технология Tyco Electronics/Raychem радиационной модификации изоляции значительно усиливает механические характеристики провода, в результате чего провод может противостоять жестким условиям разделки в процессе монтажа. Космический провод SPEC 55 может быть использован в различных космических и спутниковых применениях, экономит вес электрической кабельной разводки внутри космического аппарата и обеспечивает электрическую изоляцию, которая может противостоять жестким условиям космического пространства вне космического корабля. Радиационно-модифицированная ETFE космическая изоляция (SPEC 55) соответствует принятым рекомендациям NASA для космических материалов и также имеет одобрение ESA.

Защита РЭА от ИИ
Защита от воздействия ионизирующих излучений КП
Корпуса и оболочки приборов бортовой аппаратуры из алюминиевых и титановых сплавов являются достаточно эффективными экранами, позволяющими в сотни и тысячи раз ослабить потоки протонов и электронов радиационных поясов Земли.
Защита от потоков нейтронов и гамма-излучения ЯЭУ
Ослабление потоков быстрых нейтронов и гамма-излучения реактора ЯЭУ осуществляется собственной теневой защитой ЯЭУ и удалением приборного модуля, а также локальными защитами и массивными изделиями.
Интегральный поток быстрых нейтронов в объеме приборного модуля может достигать 1013 н/см2.
Основная проблема обеспечения работоспособности аппаратуры заключается в сохранении ее эксплуатационных параметров при воздействии на нее гамма-излучения.
Мощность дозы в объеме приборного модуля не должна превышать 3.2*10-4 рад/сек при предельном уровне 0.1 Мрад за ресурс в 10 лет.

На рисунке 2 (ад) показаны характерные варианты защиты РЭА от ИИ. Общая экранировка (а) требует наличия массивного (для обеспечения требуемой эффективности) экрана 1 защищающего РЭА 2 от ИИ с любой стороны. Если взаимное положение источника ИИ в РЭА известно и стационарно, то можно применить теневой экран (б), Для защиты от космического ИИ используют многослойные экраны (в) из металлов с высоким кулоновским барьером (например, свинец, вольфрам) 5 и поглощающие прослойки 6, 7. Большее число слоев (г) требует гамма-нейтронная защита, при которой, наряду с кожухом РЭА 8, используют полиэтилено-свинцовый экран 9 для защиты от
·-излучения, термический противонейтронный экран 10 из полиэтилена с окисью бора, полиэтилено-графитовый замедлитель быстрых нейтронов 11 и нержавеющую сталь 12.













Точная информация о свойствах источника ИИ и специфике РЭА позволяет комплексно применять все приемы защиты с целью минимизации ее размеров и массы. В этом случае наряду с защитным экраном 1 и радиационно-стойкими компонентами 2 используют локальную защиту отдельных компонентов РЭА 3 и специальное защитное покрытие 4 (д).

Радиационная стойкость бортовой аппаратуры КА

Принципиальная возможность разработки бортовой аппаратуры для КА с ЯЭУ в основном, определяется возможностью создания полупроводниковых приборов и микросхем, стойких к воздействию гамма-излучений.
Принципиально достижимая с большими затратами и трудом величина радиационной стойкости бортовой аппаратуры в ближайшие пять – десять лет близка к 1 Мрад’у.
Все выпускаемые в РФ и в мире полупроводниковые изделия можно условно разделить на две группы. К одной относятся изделия, массово изготавливаемые и используемые, главным образом, в бытовой аппаратуре. К другой относятся изделия, изготавливаемые ограниченными партиями с применением специальных технологических приемов, обеспечивающих их повышенную стойкость к воздействию гамма-излучений.
С отсутствием в России производства современных полупроводниковых приборов и микросхем связана порочная практика комплектации бортовой аппаратуры космических объектов (КО) изделиями иностранного производства, разработанными главным образом, фирмами США, а выпускаемыми юго-восточными странами.
Ресурс на орбитах таких КО в лучшем случае составляет 5 лет из-за низкой радиационной стойкости комплектующих изделий иностранного производства.
Прямые испытания приборов бортовой аппаратуры выполняемые в НИЦ КИ в последние 20 лет, в которой до 50% составляют изделия иностранного производства показали, что она не превышает 10 – 15 крад, а в отдельных случаях узлы аппаратуры отказывают при поглощенной дозе, не превышающей 5 крад.

Радиационная стойкость отечественных и зарубежных микросхем

Разработанные в 80-е годы для нужд оборонной промышленности логические микросхемы серии 1526 были рассчитаны на работу в условиях воздействия ионизирующего излучения до 1 Мрад. Они присутствуют в справочниках, но нет уверенности, что их радиационная стойкость осталась такой же, какой была в 80-е годы. В настоящее время такие схемы полностью вышли из употребления в бортовой аппаратуре.
Вместо них используются Программируемые логические ИС (ПЛИС), содержащие на одном кристалле (чипе) десятки и сотни тысяч активных вентилей. Радиационно-стойкие ПЛИС выпускаются 4 фирмами: Atmel Corp., Actel Corp., Xilinx и Aeroflex.
Наиболее интересны ПЛИС фирмы Actel Corp.: семейство RTAX-S с гарантированной радиационной стойкостью 200 крад с количеством активных вентилей на кристалле (чипе) от 250 000 до 2 000 000. Радиационная стойкость двух других RH 1020 и RH 1280 составляет 300 крад. Они содержат на чипе от 6000 до 20000 эквивалентных программируемых логических вентилей.
На опытном производстве Института микротехнологий Научно-Исследовательского Центра «Курчатовский институт» разработаны следующие микросхемы:
- микропроцессор 5890ВМ1Т с RISC структурой, стойкость которого по ТУ составляет 200 крад, но фактически он сохраняет свои параметры до уровня 400 крад.
- интерфейсный контроллер 5890ВГ1Т с той же радиационной стойкостью.
- оперативная память ОЗУ (1649РУ1Т) на 0.5 и 1.0 Мбит с радиационной стойкостью 300 крад.
- микросхемы постоянной памяти ПЗУ на 2 и 8 Мбит также с радиационной стойкостью 300 крад.
Воронежский завод НИИЭТ рекламирует микроконтроллеры 1830ВЕ32У, 1830ВЕ05Т и 1830ВЕ52У с радиационной стойкостью 200 крад.
Это же предприятие выпускает программируемые логические схемы (ПЛИС) на 50 и 200 тысяч вентилей со стойкостью 100 крад.
Минское НПО «Интеграл» производит микропроцессоры 1880ВЕ31Р и 1880ВЕ51Р, объявленная стойкость которых к воздействию ионизирующих излучений составляет 100 крад.
Хуже всего обстоит дело с цифро-аналоговыми (ЦАП) и аналого-цифровыми преобразователями, стойкость которых не превышает 40 - 50 рад.

Специфика радиационных воздействий на современные БИС

Действие ионизирующих излучений ЯЭУ проявляется в виде следующих эффектов:
- плавное изменение с дозой параметров всех приборов примерно одновременно;
- изменение структуры полупроводника;
- накопление заряда на границах раздела.
Показатели стойкости БИС к ЭОС:
- основной показатель
· - максимально возможная частота сбоев при заданном составе и спектрально-энергетических характеристиках ЗЧ КП;
- дополнительный показатель Р - вероятность сбоев при заданном составе и спектрально-энергетических характеристиках ТЗЧ и времени активного функционирования КА.
Радиационные эффекты, наблюдаемые в полупроводниковых приборах и интегральных схемах при воздействии ИИ КП, приведены в таблице 2.

Таблица 2 – Классификация радиационных эффектов в полупроводниковых приборах при воздействии ИИ КП

Эффект

Признаки
Элементы
РЭА

Одиночные, мягкие
cбои ( SEU)

Потеря информации
в ячейках памяти

ОЗУ

Множественные
сбои (MBU)

Потеря информации
в нескольких
ячейках

ОЗУ

Переходные
процессы (SET)
Импульсный отклик
определенной
амплитуды и
длительности
Аналоговые
ИС

Катастрофические,
жесткие ошибки
(SHE)
Необратимые
изменения в ячейках
памяти

ОЗУ

Защелка (SEL),
прокол (SESB)
Условия генерации
высоких токов в
структуре ИС

КМОП ИС

Пробой подзатворного
окисла (SEGR),
вторичный пробой
(SEB)
Необратимые
повреждения в
структуре ИС
Мощные
МОПТ


Основные подходы к прогнозированию эффектов одиночных событий (ЭОС) в ИЭТ при длительной эксплуатации в условиях КП:
1. Оценить потенциальную устойчивость ИЭТ к ЭОС
2. Получить консервативную оценку вероятности возникновения ЭОС.
3. Выдать уточненный прогноз вероятности возникновения ЭОС в реальных условиях КП (энергетические характеристики протонов, ЛПЭ-спектры ТЗЧ, плотность потока частиц).
Пути повышения радиационной стойкости:
- разработка приборов на материалах слабо меняющихся под облучением (халькогенидные стекла, сегнетоэлектрики);
применение элементов, параметры которых слабо меняются под воздействием радиации (барьеры Шоттки, туннельные диоды, стабилитроны);
применение конструкций, устойчивых к радиации (кремний на изоляторе, кремний «ни на чём»)
разработка приборов на новых физических принципах (спинтроника - перенос спина).
Резервирование в микроэлектронике не дает увеличения стойкости, поскольку аналогично повреждаются и резервирующий блок.
Для повышения радиационной стойкости СБИС к воздействию одиночных частиц с высокой энергией возможно применение дублирования функций. Основные принципы дублирования могут быть сформулированы в следующем виде:
Для построения логической системы из дублированных элементов, необходимо чтобы выходы обоих элементов были объединены.
Возможно дублирование элементов не имеющих памяти. Тогда память (триггеры, регистры) строятся из этих элементов.
Учитывается в этих примерах только разрыв. Неисправности типа К.З. встречаются реже, но и они могут быть учтены.
Дублируемые элементы должны быть специально построены для обеспечения правильной работы всего устройства с дублированием.
Удовлетворить этим условиям можно с помощью небольшой модификации существующих элементов.
Известно, что на основе элемента «НЕ-И» возможно построение любого логического устройства, в том числе устройств с памятью. Это относится к дублированному элементу «НЕ-И».
Наличие существенной зависимости дозовой стойкости КМОП-БИС от электрического режима позволяет использовать холодный резерв как один из способов повышения стойкости аппаратуры, разрабатываемой с применением КМОП-БИС.
Анализ особенностей функционирования аппаратуры КА в условиях воздействия ИИ КП показывает, что для обеспечения необходимых сроков активного существования необходимо проблемы радиационной стойкости решать совместно с проблемами надежности. Так, например, для обеспечения сроков активного существования КА 10 лет необходимо иметь запас по радиационной стойкости элементной базы не менее одного порядка, т.е. стойкость ЭКБ при требованиях 106 рад должна быть не менее 107 рад.
Анализ современного состояния и перспектив развития микроэлетроники показывает, что появление БИС, выполненных по КМОП-технологии, со стойкостью до 107 рад в ближайшие 10 лет маловероятно.
Снижение дозовых нагрузок на порядок с помощью теневой дополнительной защиты из свинца или вольфрама массой 300-400 кг.
Альтернативным решением задачи обеспечения радиационной стойкости аппаратуры КА является использование элементной базы, выполненной по биполярной технологии. Современные БИС, выполненные по биполярной технологии могут иметь потенциальную стойкость на уровне 1014 нейтр./см2 и 106-107 рад.
Дополнительным аргументом в пользу использования элементной базы, выполненной по биполярной технологии, является отсутствие ограничений на потребляемую мощность и возможность обеспечения комфортного теплового режима, обеспечивающего отжиг дефектов, инициированных гамма-нейтронным излучением ЯЭУ.
Пути обеспечения стойкости радиоэлектронной аппаратуры КА
- применение радиационно-стойкой ЭКБ (серии ОС, «space»);
- оптимизация компоновки, увеличение толщины корпусов отсеков КА и приборов, введение локальной защиты критичной ЭКБ;
- применение в аппаратуре устойчивой к отказам и сбоям элементной компонентной базы;
- парирование сбоев и отказов на схемотехническом и программно-алгоритмическом уровне РЭА и ПМО КА.
При необходимости применения электронной компонентной базы иностранного производства для аппаратуры КА предусматривается реализация следующего алгоритма:
1. Выбор электронной компонентной базы иностранного производства (ЭКБ ИП) осуществляют разработчики РЭА предпочтительно из перечней QML (США) и PPL (ЕКА)
2. Закупка ЭКБ ИП осуществляется по контрактам с фирмой Trident Space&Defense (США), аттестованной по ISO 9000 на проведение работ по поставке предприятиям-изготовителям РЭА электрических, электронных и электромеханических изделий, через ОАО «ВО «Радиоэкспорт» и вторых поставщиков, аттестованных в системе «Военэлектронсерт».
3. Перед установкой в аппаратуру ЭКБ ИП проходит сертификацию в системе ФСС КТ или «Военэлектронсерт» на соответствие модели внешних воздействующих факторов (в том числе и на радиационную стойкость
Порядок выбора и комплектования электронной компонентой базы отечественного производства аппаратуры КА с ЯЭУ должен быть следующим:
1. Выбор ЭКБ ОП осуществляется из действующей редакции «Перечня ЭРИ, разрешенных к применению при разработке, производстве и эксплуатации аппаратуры, приборов, устройств и оборудования военного назначения» МОП 44 001.
2. Комплектование ЭКБ ОП проводится в соответствии с «Положением о порядке комплектования электронной компонентной базой аппаратуры изделий ракетно-космической техники» (Положение ЭКБ -РКТ).
3. Перед установкой в аппаратуру вся ЭКБ ОП проходит квалификацию на соответствие модели внешних воздействующих факторов, в том числе на радиационную стойкость, в испытательных технических центрах, аккредитованных в установленном порядке.

Выводы.

1. Значения показателей стойкости большинства конструкционных материалов, полупроводниковых приборов и интегральных схем получены при условиях, существенно отличающихся по интенсивности, составу, температурному и электрическому режимам. Вследствие этого значения показателей стойкости могут быть использованы только в качестве ориентировочных значений, позволяющих оценить перспективность использования тех или технологий для обеспечения требуемой стойкости и надежности аппаратуры КА с ЯЭУ.
2. В связи с отсутствием проверенных данных по стойкости конструкционных материалов для уровней воздействия ИИ ЯЭУ 109 рад, 1016 нейтр./см2 необходимо проведение цикла экспериментальных исследований по подтверждению стойкости материалов при экстремальных нагрузках, включая повышенную температуру.
3. Принципиальным ограничением КМОП-технологии является достижение стойкости ЭКБ на уровне 0,5 – 1,0 Мрад. Дополнительная защита от гамма-излучения ЯЭУ может быть обеспечена экранами из свинца или вольфрама массой порядка 300-400 кг.
4. Существует потенциальная возможность создания необходимой элементной базы аппаратуры систем управления КА с использованием преимуществ биполярной технологии:
- стойкость к дозе гамма-излучения 106-107 рад;
- стойкость к воздействию флюенса нейтронов 1014 нейтр./см2;
- отжиг дефектов при повышенной температуре в приборном отсеке КА;
- отсутствие ограничений на потребляемую мощность.
5. При разработке аппаратуры систем управления КА необходимо совместное решение проблем обеспечения требуемой радиационной стойкости и надежности элементной базы.






Рисунок 2. Защита РЭА от ИИ общим (а), теневым (б) и многослойным экраном (в) и поглощающей прослойкой (г). Схема гамма-нейтронной защиты (д).







Приложенные файлы

  • doc 243074
    Размер файла: 773 kB Загрузок: 0

Добавить комментарий