В. Р. Эдигаров методология испытаний сложных технических объектов вооружения и военной техники монография
жүктеу/скачать 2,01 Mb. Pdf көрінісі
|
Методология испытаний сложных технических объектов. Монография
| 5. ИСПЫТАНИЯ НА ЭЛЕКТРИЗАЦИЮ
И РАДИАЦИОННОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ 5.1. Радиационные испытания объектов Под действием потоков заряженных частиц, электромагнитных излучений и т.д. поверхность объекта приобретает некоторый электрический заряд и обусловленный им электрический потенциал относительно окружающей среды. Знак и величина заряда и потенциала (от долей вольта до десятков киловольт) зависят от окружающей среды, в которой находится объект: от светотеневой обстановки, от свойств самого объкта, в первую очередь, от электрофизических характеристик материалов его внешней оболочки и от геометрических особенностей его конструкции. Разные участки поверхности из-за различий электрофизических свойств применяемых материалов (металлы и сплавы, защитные стекла оптики и т.п.), из-за различных условий воздействия внешних факторов на эти участки могут заряжаться неодинаково. Происходит так называемое дифференциальное заряжение, при котором между отдельными участками поверхности объекта появляются электрические напряжения. Радиационная стойкость аппаратуры и материалов – это способность выполнять свои функции и сохранять параметры во время и после воздействия различных ионизирующих, поражающих факторов ядерного взрыва и электрических ядерных установок. Под ионизирующим излучением понимают любое излучение, взаимодействие которого с веществом приводит к образованию электрических зарядов разных знаков. Ионизирующие излучения состоят из элементарных частиц: электронов, протонов, нейтронов позитронов, фотонов и др. Физическими параметрами, характеризующими основные свойства ионизирующих излучений с точки зрения их воздействия на аппаратуру и материалы, являются: заряд частиц, их масса в покое, скорость движения и кинетическая энергия частиц или квантов (фотонов). Заряд частиц в ядерной физике выражается в единицах элементарного электрического заряда (заряд электрона), равного 1,6∙10 -19 кулона. Масса частиц измеряется в атомных единицах массы – а.е.м. Одна а.е.м. – 1,66∙10 -27 кг. Наиболее часто употребляемой единицей измерения кинетической энергии ионизирующего излучения является электроновольт. Это заряд кинетической энергии, которую приобретает или теряет частица, заряд которой равен заряду электрона при прохождении разности потенциалов в один вольт. Производными единицами от электроновольта являются килоэлектроновольт, мегаэлектроновольт. 82 К числу ионизирующих излучений, вызывающих значительное изменение свойств аппаратуры и материалов, принято в настоящее время относить следующие виды излучения: нейтронное, протонное, электронное, альфа-частиц, квантовое излучение. Нейтрон – элементарная частица, не имеющая электрического заряда. Масса нейтрона равна 1 атомной единице массы, энергетический спектр составляет 0...1 МэВ. Протон – элементарная частица с положительным элементарным, электрическим зарядом, равным по абсолютной величине заряду электрона. Масса – 1 а.е.м. Энергетический спектр изменяется в пределах 2...700 МэВ. Альфа частица состоит из двух нейтронов и двух протонов, с положительным электрическим зарядом в 2 раза больше протона. Электрон – элементарная частица с отрицательным электрическим зарядом, энергетический спектр 0...800 МэВ. Квантовое излучение является одной из форм проявления электромагнитного излучения и представляет собой потоки квантов (фотонов) различной энергии. В зависимости от энергии квантов различают: гамма и рентгеновские излучения, которые обладают большой проникающей способностью. Под полем излучения понимают пространство – временное распределение ионизирующего излучения в рассматриваемом объеме. Поля ионизирующих излучений, в которых может оказаться аппаратура, характеризуются следующими физическими величинами: 1. Поток ионизирующих частиц или квантов – это количество частиц или квантов, проникающих через единицу площади поперечного сечения измеряется, то есть количество частиц в кубическом метре (м -3 ): , S N Ф (5.1) где N – количество частиц; S – сечение поверхности. 2. Плотность потока частиц или квантов – это рассчитанное на единицу площади поперечного сечения число частиц, проникающих в единицу времени: , Δt ΔФ (5.2) т.е. единица измерения количесво частиц в секунду на квадратный метр (с∙м -2 ). 3. Интенсивность излучения – отношение потока излучения частиц или квантов ионизирующего излучения за некоторый промежуток времени, т.е. . Δt ΔF I (5.3) 83 4. В качестве основной меры для оценки действия ионизирующих излучений на вещество принята энергия излучения, переданная веществу в расчете на единицу массы. Эта величина называется поглощенной дозой излучения или просто дозой излучения: . Δm ΔE D (5.4) За единицу измерения поглощенной дозы ионизирующего излучения принят джоуль на килограмм массы (Дж/кг). Допускается также применение внесистемной единицы – рад: 1 рад=1∙10 -2 Дж/кг=100 эрг/г. 5. Мощность поглощенной дозы излучения представляет собой поглощенную дозу излучения за единицу времени: . Δt ΔD P (5.5) За единицу мощности поглощенной дозы ионизирующего излучения принят Вт/кг. Специальной единицей мощности дозы излучения является рад/с и производные от нее. Для количественной оценки воздействия ионизирующих излучений на элементы приняты единицы поглощенной энергии специально выбранными стандартными или образцовыми веществами. Эти единицы называются экспозиционными дозами, измеряются в рентгенах. Объкт в процессе функционирования может подвергаться воздействию различного рода ионизирующих излучений. К поражающим факторам ядерного взрыва относятся: электронное излучение от высотных ядерных взрывов; нейтронное излучение; гамма-излучение ( ); электронно-магнитный импульс (ЭМИ); рентгеновское излучение (РИ). Радиационная стойкость зависит, прежде всего, от стойкости радиоэлектронной аппаратуры, применяемых материалов, а также от схемного и конструктивного исполнения. Определяющей при этом является радиационная стойкость полупроводниковых приборов (транзисторов, диодов, фотодиодов, фотосопротивлений), некоторых конденсаторов, резисторов. И для проверки соответствия аппаратуры требованиям технического задания, технических условий или стандартов по радиационной стойкости и стойкости к воздействиям радиопоражающих факторов ядерного взрыва, для определения предельной радиационной стойкости аппаратуры, материалов и электро-радиоэлементов проводятся радиационные испытания. Испытаниям подвергается аппаратура, соответствующая по результатам предварительной расчетной оценки требованиям по радиационной стойкости и удовлетворяющая конструктивным, 84 климатическим требованиям и механическим и электрическим характеристикам. Перед проведением радиационных испытаний разрабатывается программа испытаний (рис. 5.1), в которой указываются: состав аппаратуры, подлежащей испытаниям; виды и последовательность испытаний в зависимости от требований, оговоренных в ТЗ, ТНД; количество образцов аппаратуры, необходимое для испытаний; тип моделирующей установки ионизирующих излучений; измерительная аппаратура; нормы испытаний; условия проведения испытаний. жүктеу/скачать 2,01 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|