Эффекты накопления объемного электрического заряда в стеклообразных диэлектриках применительно к проблеме радиационной защиты систем жизнеобеспечения космических аппаратов

• Автор: Махотин, Денис Юрьевич
• Шифр специальности: 05.26.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 137 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ.
ГЛАВА 1 ЭФФЕКТЫ НАКОПЛЕНИЯ ОБЪЕМНОГО ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ЗАРЯДА ПРИ ВЗАИМОДЕЙСТВИИ ЭЛЕКТРОННОГО ИЗЛУЧЕНИЯ С ДИЭЛЕКТРИКАМИ ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Данные экспериментальных исследований явления образования объемного

ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ЗАРЯДА ПРИ ОБЛУЧЕНИИ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ.

1.2. Экспериментальные методы исследования объемной электризации

1.3. Феноменологические теории

Общие теоретические задачи

Возможности методов исследования прохождения быстрых электронов в веществе

на основе решения кинетического уравнения переноса

Возможности методов исследования прохождения быстрых электронов в веществе методом статистических испытаний МонтеКарло

1.4. Постановка задачи исследования

ГЛАВА 2 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ЭФФЕКТА НАКОПЛЕНИЯ ОБЪЕМНО О ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ЗАРЯДА В ДИЭЛЕКТРИКАХ, МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
2.1. Материалы
2.2. Облучение образцов стекол на линейном ускорителе электронов
2.3. Пространственное распределение объемного электрического заряда
2.4. Диагностика заряженного состояния диэлектрика
Измерение энергетических спектров прошедших электронов
Измерение энергетических спектров тормозного излучения за образцом
Результаты бетазондирования тонких образцов
Результаты бетазондирования массивных образцов.
2.5. Результаты и выводы
ГЛАВА 3 ИССЛЕДОВАНИЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ЭЛЕКТРОНОВ С ВЕЩЕСТВОМ МЕТОДОМ СТАТИСТИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЙ МОНТЕКАРЛО.
3.1. Общая характеристика метода
3.2. Алгоритм расчета взаимодействия электронов с веществом, содержащим
слой объемного электрического заряда
Теория взаимодействия электронов с веществом
3.3. Верификация алгоритма расчета взаимодействия электронов с веществом, содержащим слой объемного электрического заряда
3.4. Результаты и выводы
ГЛАВА 4 РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ РАДИАЦИОННОЗАЩИТНЫХ СВОЙСТВ ЗАРЯЖАЮЩИХСЯ НЕОРГАНИЧЕСКИХ СТЕКОЛ
4.1. Исследование влияния электрического поля объемного заряда на
ПРОХОЖДЕНИЕ МОНОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ПУЧКОВ ЭЛЕКТРОНОВ.
4.2. Определение напряженности электрического поля по результатам бета зондирования тонких образцов
4.3. Определение напряженности электрического поля по результатам бета зондирования массивных образцов.
4.4. Оценка эффективности радиационнозащитных свойств заряжающихся стеклянных покрытий в околоземном космическом пространстве
Оценка эффективности радиационнозащитпьтх свойств заряжающихся стеклянных покрытий для различных орбит КА
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
Обсуждение результатов исследований
Результаты работы
Выводы.
ЛИТЕРАТУРА


С воздействием заряженных частиц, главным образом электронов, на диэлектрические материалы связаны такие эффекты, как электризация и разрядные явления между элементами, расположенными на поверхности космических аппаратов деградация оптических свойств радиационнозащитных покрытий и спад мощности фотоэлектрических преобразователей солнечных батарей сбои в работе навигационной и телеметрической аппаратуры, приводящие к нарушению или потере связи с космическим аппаратом. Изучение процессов поверхностной и объемной электризации диэлектриков при облучении заряженными частицами позволяет предвидеть возможные негативные явления во время эксплуатации космического аппарата КА в условиях воздействия ионизирующего излучения естественных радиационных поясов Земли ЕРПЗ и межпланетного пространства. Актуальность. Интерес к исследованиям накопления объемного электрического заряда диэлектриками обусловлен еще и возможностью применения этого эффекта в космосе для повышения эффективности радиационной защиты элементов КА. Для достижения поставленной цели необходимо было решить ряд задач, составляющих экспериментальную и теоретическую части работы. Экспериментальная часть заключается в отработке методики зарядки и последующей диагностики внедренного в образцы . Теоретическая часть работы включает в себя создание алгоритма расчета взаимодействия электронов с веществом в присутствии электрического поля для расчета величины напряженности создаваемого им электрического поля при помощи моделирования условий эксперимента, а также для прогнозирования возможного эффекта влияния поля на поток электронов в околоземном космическом пространстве. Создание установки для радиационного зондирования материалов с внедренным на базе сцинтилляционного метода с использованием современных технологий. Отработка методики радиационного зондирования образцов неорганических стекол, обладающих способностью накапливать в условиях радиационной электризации. Проведение экспериментов по зарядке образцов неорганических стекол различной толщины при облучении линейном ускорителе электронов. Разработка алгоритма и программы расчета взаимодействия электронного излучения произвольного энергетического и углового распределения с материалами в присутствии неоднородного электрического поля. Оценка величины образовавшихся полей на основе экспериментальных и теоретических данных. Проведение расчета радиационных нагрузок в фотоэлектрическом преобразователе солнечной батареи в условиях полета на различных околоземных орбитах для оценки влияния полученных значений напряженности поля на величину поглощенной энергии электронного излучения. Научная новизна. Разработан метод расчета взаимодействия электронов с веществом в присутствии неоднородного электрического поля. Предложена методика бетазондирования в массивных образцах диэлектриков. Методика заключается в измерении спектра тормозного излучения за образцом, генерируемого электронами радионуклидного бетаисточника ЗгУ с последующим определением величины напряженности и глубины залегания слоя при помощи расчета спектра тормозного излучения в образце в присутствии электрического поля . Алгоритм и программа расчета взаимодействия электронов с веществом в присутствии неоднородного электрического поля. Экспериментальнотеоретический метод определения величины напряженности электрического поля накопленного , как для тонких, так и для массивных образцов. Результаты оценок эффективности радиационнозащитных свойств стеклянных покрытий, способных накапливать . Создана спектрометрическая установка для измерения энергетических спектров бета и гаммаизлучения. Разработана экспериментальнотеоретическая методика зондирования как в тонких, так и в массивных образцах диэлектриков. Разработан алгоритм и программа расчета прохождения электронов с энергиями от 0. МэВ в материалах с атомными номерами от 2 до , в присутствии неоднородного электрического поля. В работе представлены теоретические данные по величине энерговыделения электронного излучения в кремниевом фотоэлектрическом преобразователе солнечной батареи для спектров различных околоземных орбит КА.