10.1 Источники ионизирующего излучения
В процессе эксплуатации КА подвергается воздействиям ионизирующих излучений, которые могут вызвать необратимые изменения свойств материалов КА и особенно электрических параметров приборов и изделий, содержащих электронные блоки. По составу частиц ионизирующие излучения подразделяются на следующие основные виды: гамма-излучение ( ) , нейтронное ( ) , электронное ( ) , протонное ( ) .
Основными характеристиками
ионизирующего излучения являются
энергия частиц, выражаемая в
электронвольтах (
),
и плотность потока частиц, выражаемая
числом частиц, проходящих через
единицу времени через единицу площади.
Другими характеристиками . В реальных
условиях ионизирующие излучения
имеют обычно сложное распределение
частиц по энергиям - энергетический
спектр. Уровень воздействия проникающей
радиации зависит от времени воздействия
излучения с данной плотностью потока
на вещество и выражается числом
частиц, прошедших через площадку в 1
за время облучения интегральным
потоком
. Другими характеристиками воздействия
на вещество излучения со сложным
энергетическим спектром является
доза
и мощность дозы - значение дозы,
отнесенное к единице времени.
Действие ионизирующих излучений
на материалы и изделия можно разделить
на импульсное ( протекающее очень
короткое время ) и непрерывное (
длительное). Воздействие непрерывной
проникающей радиации особенно сильно
сказывается на электронике КА. Оно
приводит к постепенному необратимому
изменению электрических параметров
приборов и изделий на борту КА ,
вызываемому в основном смещением
атомов, т. е . нарушением в структуре
материала, а также незначительным
изменением химического состава (
активацией). Импульсная радиация,
действующая короткое время (
)
,
наряду с необратимым изменением
электрических параметров изделий
электронной техники, создает очень
большую плотность ионизации как в
самих облучаемых изделиях, так и
вокруг и изделий ( ионизация воздуха).
Это , как правило , приводит к обратимому
изменению электрических параметров
изделий. Поэтому при исследовании
необратимых изменений электрических
параметров материалов и изделий
электронной техники изучается их
зависимость от интегрального потока
частиц или дозы облучения, а при
исследовании обратимых изменений -
их зависимость от плотности потока
или мощности дозы.
Источниками радиоактивного излучения в околоземном пространстве являются :
- потоки космических лучей, включающие в себя первичное космическое (галактическое) излучение и корпускулярное излучение Солнца, возникающее при интенсивных хромосферных вспышках на Солнце;
- радиационные пояса Земли ( естественные ), расположенные на расстояниях от нескольких сот до нескольких десятков тысяч километров от поверхности Земли.
Первичные галактические лучи,
движующиеся в межзвездном пространстве,
представляют собой ядра различных
химических элементов. Эти частицы
обладают очень высокой энергией ( до
) , но плотность потока этих частиц
настолько мала , что доза облучения
за год будет составлять не более 1
– 10
.
Солнечное космическое излучение
наблюдается только в период солнечной
активности ( во время вспышек) и
продолжается короткое время ( до 4
суток). Оно состоит в основном из
протонов ( 85 %) и небольшого количества
-частиц и ядер легких элементов и имеет
энергию
.
Максимально возможные годовые дозы
для протонов солнечных космических
излучений могут составить величину
порядка
на поверхности объекта и
за слоем защиты 1
.
Радиационные пояса Земли ( внешний и внутренний) , состоящие главным образом из протонов и электронов , изменчивы по плотности потоков и энергетическому спектру частиц , что связано в основном с процессами, происходящими на Солнце, при этом внутренний радиационный пояс мало подвержен временным изменениям, а внешний, наоборот, подвержен очень сильно.