Материалтану
Оптикалық және полимерлі материалдарға радиациялық әсер ету
жүктеу/скачать 5,17 Mb.
|
Оптикалық және полимерлі материалдарға радиациялық әсер етуОптикалық әйнектерге иондаушы сәулеленудің әсері олардың бояуы мен люминесценциясын тудырады. Бірінші әсер жалпы сіңірілген дозамен анықталады және ол әсер ететін сәулелену түріне, ал екіншісі дозаның қуатына байланысты болады. Көзілдіріктің радиациялық бояуы олардың көлемінде әр түрлі типтегі құрылымдық ақаулармен электрондар мен тесіктердің түсуі нәтижесінде пайда болатын бояу орталықтарының жиналуымен түсіндіріледі. Пайда болатын бояу орталықтарының әртүрлілігі олар құрған жарықтың жұтылу спектрлік жолақтарының қабаттасуына әкеледі, нәтижесінде спектрдің барлық көрінетін аймағында әйнектердің мөлдірлігі төмендейді. Сур. 4.43. Толқын ұзындығы үшін сәулелену уақытынан К-8 әйнектің оптикалық тығыздығының өзгеруі: 1-0,45 мкм; 2-0,5 мкм; 3-0,6 мкм ТH: жағдайындағыдай, иондаушы сәулеленудің әсер ету процесінде әйнектегі және бояу орталықтарының пайда болуына жауапты тұзақтар электрондармен және тесіктермен толтырылады. Бұл үлгінің оптикалық тығыздығының жоғарылауына әкеледі, ол жарықтың бүкіл қалыңдығына жалпы сіңуін сипаттайды. Мысал ретінде cур. 5.43 оптикалық тығыздықтың артуының тәуелділігін көрсетті кварц әйнегі ағынының тығыздығы 10 10 см 2 с 1 болған кезде 6,3 МэВ энергиясы бар протондармен сәулелену уақытына байланысты. Доза қуатының артуымен әйнектердің оптикалық тығыздығының артуының тепе-теңдік деңгейі артады. Алайда, бұл әсер бояу орталықтарын тазарту арқылы үлгінің температурасының жоғарылауымен аз байқалады. Қоспалар көзілдіріктің радиациялық бояуына үлкен әсер етеді. Арнайы қоспалары жоқ оптикалық әйнектер ~10 3 Гр дозада айтарлықтай боялады. Жоғарыда аталған күн батареяларының құрамында церий тотықтары (0,5 - 1,5%) бар қорғаныш шынылары 10 6 Гр дейін сіңірілген дозаларда жоғары мөлдірлікті сақтайды. Церий оксидінің шыны құрамына енуі спектрдің ультрафиолет аймағына түс орталықтарының түзілуін жылжытады. 5.44 - сур. зертханалық имитациялық сынақтар кезінде тіркелген шынының спектрлік өткізу коэффициентінің өзгеруі, Т толқын ұзындығы диапазонындағы мәні төмен полярлық орбитада ҒА-ның болуының әртүрлі ұзақтығына баламалы ~ 300-1000 нм құрады. Сур. 4.44. Полярлық орбитада ҒА болу ұзақтығына байланысты T коэффициентінің өзгеруі (жылдар): 1-Бастапқы сипаттамасы; 2 – 0,5; 3 – 1; 4 – 2; 5 – 3; 6 – 6 Иондаушы сәулеленудің әсерінен әйнектерде пайда болатын тағы бір маңызды әсер-олардың жарқырауы. Әр түрлі оптикалық жабдықта шыны линзаларды қолданған кезде, ғарыштық иондаушы сәулеленуден туындаған сыртқы линзаның жарқырауы негізгі жарық сигналын бұрмалауы мүмкін. Сондықтан әйнектердің люминесцентті қасиеттерін зерттеу өте маңызды, яғни, үлгілердің құрамына, спектрлерді өлшеуге, жарқылдың температураға тәуелділігіне және т. б. байланысты жарқылдың шығуының негізгі заңдылықтарын анықтайды. 4.45 - сур. шыныны электрондармен сәулелендіру кезінде алынған, сіңірілген энергия ағынына радиолюминесценцияның негізгі параметрлерінің тәуелділігі көрсетілген. Сур. 4. 45. Жарық ағынының (1), өзіндік люминесценцияның жарық беру коэффициентінің (2) және люминесценттік қабілетінің (3) Je электрондық сәулелену энергиясының сіңірілген ағынына тәуелділігі Электрондармен немесе протондармен сәулелендірілген әйнектердің радиолюминесценция спектрлері толқын ұзындығы 410–460 нм болатын максимумы бар көрінетін аймақта тұтас болып табылады. Корпускулалық сәулеленудің энергиясын жарық энергиясына түрлендіру коэффициенті (энергия шығысы) ~10 5–10 4 құрайды . Жарқылдың жарықтығы қоздырғыш корпускулалық сәулеленудің қарқындылығына (дозаның қуатына) байланысты және ҒА ЖРБ-ға ұшқан кезде ~(1–5)×103 кд·м–2 құрайды. Жоғарыда айтылғандай, қазіргі заманғы ҒА құру кезінде полимерлі материалдар кеңінен қолданылады. Полимерлерге радиациялық әсерді талдау кезінде полимерлердегі қайтымсыз және қайтымды радиациялық-химиялық процестермен анықталатын олардың механикалық, оптикалық және электрофизикалық қасиеттерінің өзгерістері қарастырылады. Біріншісіне полимерлердің жойылуы және өзара әрекеттесуі, жаңа химиялық топтардың пайда болуы және жойылуы, газ тәрізді өнімдердің шығарылуы жатады. Екінші топтың тән процесі полимерлердің радиациялық электр өткізгіштігі болып табылады, ол белгілі бір дәрежеде барлық диэлектриктерге тән. Полимерлерге радиациялық әсерді талдау айтарлықтай қиындықтар туғызады, өйткені жоғарыда аталған физика-химиялық процестер белгілі бір дәрежеде олардың кейбіреулері басым полимерлерге тән. Сонымен қатар, радиациялық - химиялық шығу ұғымымен сипатталатын процестердің қарқындылығы полимердің қасиеттеріне ғана емес, сонымен бірге әсер ететін сәулеленудің түрі мен қарқындылығына, сәулелендірілген үлгінің температурасына, сәулелену жүретін газ ортасының құрамына және басқа да бірқатар факторларға байланысты. Радиациялық-химиялық шығу заттың белгілі бір сәулелену энергиясын сіңіруі нәтижесінде пайда болатын белгілі бір өнімнің бірліктерінде өлшенеді. Полимерлерге қатысты иондаушы сәулеленудің әсерінен туындаған материалдар қасиеттерінің өзгеруіне негізделген сіңірілген доза мәндерінің үш диапазонын бөлуге болады. Полимерлі материалдар үшін 105 Гр дейін созылатын, салыстырмалы түрде төмен дозалар диапазонында материалдар қасиеттерінің қайтымсыз өзгерістері әдетте шамалы болады. Жоғары дозаларда (> 105 Гр) полимерлердің радиациялық түрленуі және радиолиз өнімдерінің жинақталуы оның мәндерінің өте кең диапазонындағы сіңірілген дозасының шамасына сызықтық тәуелді болады. Дәл осындай дозаларда өндірілген өнімдердің радиациялық-химиялық шығымының мәндерін анықтау әдеттегідей. Үлкен дозалар диапазонында (>107 Гр) көптеген полимерлі материалдар бастапқы қасиеттерін жоғалтады. Полимерлерде байқалатын радиациялық әсерлердің сипаты әсер ететін сәулеленудің түріне байланысты болады, бірақ сіңірілген дозаның жоғарылауымен мұндай тәуелділік азаяды. 5.46 - сур. мысал ретінде поливинилхлоридтің (ПВХ) беріктік шегінің материалды вакуумдағы электрондармен сәулелендіру кезінде алынған сіңірілген дозасының шамасына тәуелділігі келтірілген. ~5 105 Гр жоғары дозаларда беріктіктің айтарлықтай төмендеуі байқалады. Сур. 4.46. Беріктік шегінің поливинилхлоридтің сіңірілген дозаға тәуелділігі Көптеген жағдайларда иондаушы сәулелену жағдайында диэлектрлік материалдарды қолдану мүмкіндігін анықтайтын маңызды радиациялық әсер сәулелену кезінде материалдарда электронды тесік буларының пайда болуы есебінен радиациялық электр өткізгіштіктің (өткізгіштіктің) пайда болуы болып табылады. Сәулелену тоқтатылғаннан кейін, радиациялық электр өткізгіштігі сәулеленген көлемнен кету және пайда болған заряд тасымалдаушылардың рекомбинациясы нәтижесінде жоғалады. Стационарлық емес және стационарлық радиациялық өткізгіштігін ажырата білу қажет. Біріншісі импульсті сәулелену кезінде, әдетте, 1 с - тан аз, ал екіншісі үздіксіз сәулелену әсерінен пайда болады. Ғарыш кеңістігінде полимерлердің электрлік қасиеттерінің ықтимал өзгеруін болжау үшін стационарлық радиациялық электр өткізгіштіктің заңдылықтарын білу қажет. Диэлектриктердің, полимерлерді қоса алғанда, жалпы өткізгіштігінің сіңірілген P дозасының қуатына тәуелділігі келесі өрнекпен сипатталады: мұндағы 0 -диэлектриктің меншікті күңгірт өткізгіштігі; A m -дозаның бірлі-жарым қуаты кезіндегі радиациялық өткізгіштігі; - 0,3 х 1,0 аралықтағы әртүрлі диэлектриктер үшін түрленетін дәреженің шамасы. Осы өрнектің оң жағындағы екінші термин сіңірілген дозаның қуатының жоғарылауымен радиациялық өткізгіштіктің жоғарылауын сипаттайды. Қара өткізгіштіктің типтік шамалары 0 диапазонында 10 13 10 18 Ом 1 м 1 және Am коэффициенті 10 13 10 20 Ом 1 м 1 рад с . Радиациялық өткізгіштік төменде талқыланған диэлектриктердің радиациялық электрлену процестеріне айтарлықтай әсер етуі мүмкін. жүктеу/скачать 5,17 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|