Радиационные воздействия

Электронные средства, работающие в условиях космоса и на объектах, содержащих радиационные установки, могут подвергаться воздействию радиоактивного излучения. Радиоактивное излучение, воздействующее на ЭС, количественно характеризуется параметрами:

Характеристика	Определяющее соотношение	Примечание
Поток радиоактивных частиц или квантов	Ф = n/t	n - число частиц или квантов; t - время, с
Плотность потока частиц или квантов		S - поверхность,
Кинетическая энергия радиоактив- ного излучения Е, Дж	E = qU	q - заряд частиц, Кл; U - разность потенциалов, В
Поглощенная доза радиоактивного излучения D, Гр.	D = E/m	m -масса облучаемого вещества, кг
Мощность поглощенной дозы радиоактивного излучения Р, Гр*1/с		- изменение поглощенной дозы за время , с
Экспозиционная доза рентгеновского и гамма - излучений (экспозиция)		Q - сумма электрических зарядов ионов, имеющих одинаковый знак и возникающих в воздухе при радиоактивном излучении, Кл
Мощность экспозиционной дозы рентгеновского и гамма - излучений		- изменение экспозиционной дозы за время , с

Для измерения поглощенной дозы радиоактивного излучения применяется специальная единица – Грей.

Грей (Гр) - поглощенная доза радиоактивного излучения, при которой облученному веществу массой 1 кг передается энергия излучения 1 Дж: 1Гр = 1Дж/кг.

Радиоактивное излучение приводит к радиационным повреждением изделий: обратимым и необратимым.

Необратимые нарушения (в технике испытаний - радиационные дефекты) связаны с изменением структуры материалов за счет: перегруппировки атомов в кристаллической решетке; появление вакансий; междуузельных атомов, дислокаций; внедрение инородных атомов.

Обратимые нарушения наблюдаются при переходе носителей в неравновесное состояние (без облучения быстро восстанавливается) и действуют только во время облучения.

Вызывая увеличение токов утечки и снижение сопротивления изоляционных, резистивных, полупроводниковых и проводящих материалов, ухудшают параметры ЭС.

В зависимости от вида и энергии радиоактивного излучения процессы, приводящие к нарушения, могут происходить по всему объему применяемого в ЭС материала или только в приповерхностном его слое.

Нарушения по всему объему		Нарушения в приповерхностном слое
	нейтроны и гамма - кванты		альфа - частицы и осколки ядер
	протоны и электроны (бета - излучение)

Влияние радиоактивных излучений на различные ИЭТ:

ИС - в полупроводнике появляются новые энергетические уровни в запрещенной зоне и некоторые становятся центрами рекомбинации, что ведет к уменьшению эффективного времени жизни носителей зарядов. В этом плане более стойкими являются изделия из германия и с более узкой базой; происходит также разогрев ИС.

Резисторы - определяется технологией изготовления и исходными материалами. Пленочные металлические резисторы более радиационно-стойкие, чем углеродистые, а из чистых металлов более стойкие, чем из сплавов или оксидов металлов. На диффузионные резисторы ИС радиоактивное излучение влияет резко.

Конденсаторы - определяется технологией изготовления и исходными материалами. Пленочный органический диэлектрик на порядок более чувствителен к радиоактивному излучению, чем неорганический.

Источники радиоактивного излучения - ускорители заряженных частиц и ядерные реакторы.

Ускорители заряженных частиц

Классификация ускорителей заряженных частиц

по способу получе - ния ускоряющего поля

по виду траекторий частиц

по типу ускоряемых частиц

по характеру ускоря- ющего поля

«классические» с коллективными методами ускорения

линейные циклические

электронные протонные ионные

резонансные нерезонансные (индукционные и высоковольтные)

Тип ускорителя

Способ создания ускоряющего поля в ускорителях:

«Классический» С коллективными методами ускорения заряженных частиц Линейный Циклический Резонансный Нерезонансный

Внешними радиотехническими устройствами (генераторами) Другими заряженными частицами (электронным пучком, электронным кольцом, плазменными волнами) Траектории заряженных частиц в ускорителях: Близки к прямой линии Под действием ведущего магнитного поля (постоянного или изменяющегося во времени) орбиты близки к круговым Характер ускоряющего поля Высокочастотное электрическое поле и ускоряемые частицы движутся синхронно в резонанс с изменением поля Направление поля за время ускорения не изменяется

Увеличение энергии частиц в ускорителях происходит только за счет действия на них сил электрического поля. Магнитное поле изменяет направление движения частицы.

Большую кинетическую энергию заряженные частицы могут получить в результате:

- однократного прохождения ускоряющего зазора, к которому приложена большая разность потенциалов;

- движения в вихревом электрическом поле;

- многократного прохождения ускоряющего зазора, к которому приложена сравнительно невысокая разность потенциалов (частицы возвращаются в область ускоряющего зазора поперечным магнитным полем).

Защита от радиационных излучений. Радиоактивное излучение - очень вредно для обслуживающего персонала. Для работников, которые непосредственно занимаются с радиоактивными веществами и источниками ионизирующих излучений, установлена предельно допустимая доза облучения всего тела человека, равная 0,25 Зв в год (данные 1987 г.).

Зиверт (Зв)-произведение поглощенной дозы D на средний коэффициент качества ионизирующего излучения k (зависит от распределения поглощенной дозы по линейной передаче энергии) в данном элементе объема биологической ткани стандартного состава (O - 76.02%; C - 11.1%; H - 10.1%; N - 2.6%), т.е. (H=D*k)

1 Зв = 1 Дж/кг

В зависимости от типа излучения применяются следующие виды защиты:

альфа-излучение	Т.к. длина их пробега не превышает 8...9 см, то персонал может находится на расстоянии 9...10 см.
бета- излучение	Толщина защитного экрана (плексиглас, алюминий, стекло) - по формуле: d=(0.54Emax-0.15)*1/10 кг/кв.м
гамма- излучение и нейтроны	Толщина защитного экрана достигает нескольких десятков или сотен см; коэффициент запаса защиты=2; мощность дозы за защитой: Р=Ддоп/(2t).

Дополнительные меры принимаются в оснащении устройств испытаний различными блокировками, манипуляторами, контролю дозиметрических приборов и утилизации образцов после испытания.

Дата добавления: 2015-07-13