Радиационно-защитное покрытие

 

Изобретение относится к области радиационной защиты. Сущность изобретения заключается в применении лантаноидсодержащих высокомолекулярных соединений, включающих фрагменты

где Ln - лантаноид, R - Н, алкил или арил,

в качестве радиационной защиты, что обеспечивает возможность покрытия поверхностей произвольного профиля и упрощает технологию нанесения защитного покрытия.

Изобретение относится к области радиационной защиты.

В качестве радиационной защиты используется, как правило, экран из тяжелых металлов, в том числе лантаноидов, которые обладают рядом специфических свойств, обеспечивающих эффективность и долговечность защиты. В случае агрессивности среды по отношению к металлам применяются их соединения.

При необходимости прозрачной к свету защиты радиационной (защита оптических, фотоэлектрических приборов, экраны визуального наблюдения) применяются различные виды стекол на основе тяжелых металлов (Колтун М.М. Селективные оптические преобразователи солнечной энергии. - М.: "Наука", 1979, стр.79-104). Например, для защиты кремниевых фотоэлектрических преобразователей используется стекло ОСТ 3-3677-77. Стекло на объекте закрепляется силиконовым каучуком ТУ 38-103-1291-72, отверждаемым катализатором ТУ 6-02-805-78.

Недостатком защитных стекол является сложность, а в ряде случаев и невозможность покрытия стеклом неплоских поверхностей произвольной конфигурации, а также сложность закрепления стекла на объекте, обуславливающая необходимость ручного труда.

Известно акрилатное полимерное покрытие, содержащее свинец (патент США №4129524, МКИ² G21F 1/10, 1978), получаемое при взаимодействии смеси мономеров и органических кислот с окисью свинца до ее растворения и полимеризации в блоке полученной смеси.

Недостатком данного покрытия является, также как и у стекол, невозможность нанесения на поверхность произвольного профиля без предварительной обработки или формовки, а также недостаточное пропускание света в области максимально эффективной работы кремниевых фотопреобразователей (700-800 нм).

Целью изобретения является расширение ассортимента средств радиационной защиты.

Цель изобретения достигается путем использования в качестве радиационной защиты высокомолекулярного лантаноидсодержащего соединения, например винилового сополимера, содержащего фрагменты вида

где Ln - лантаноид, R - H, алкил или арил.

Нанесение покрытия осуществляется путем погружения защищаемого объекта в ванну с раствором лантаноидсодержащего высокомолекулярного соединения или напыления раствора распыляющим устройством, с последующим испарением растворителя.

Пример использования.

Раствор защитного высокомолекулярного соединения был приготовлен путем реакции раствора 1 г сополимера бутилметакрилата (70% мольных) с акриловой кислотой (30% мольных) в 100 мл диметилформамида с 0,2 г триацетилацетоната европия, растворенными в 20 мл диметилформамида.

8 кремниевых фотоэлектрических преобразователей для солнечных батарей космических аппаратов были залиты в чашке Петри полученным раствором. Растворитель упарили при температуре 60-80°С и интенсивной вентиляции в течение 3 часов (до полного высыхания пленки).

Таким образом, фотоэлементы были покрыты пленкой сополимера толщиной 0,015 мм (толщина измерена компаратором ИЗА-2 с точностью до 0,001 мм). Фотоэлементы были подвергнуты облучению протонами с энергией 1 МЭВ.

Кроме фотоэлементов с покрытием облучению были подвергнуты 4 фотоэлемента без покрытия, в качестве контрольных. Эффективность защиты определялась по падению электрических характеристик фотоэлементов. Дозы облучения соответствовали условиям работы фотоэлементов солнечных батарей в радиационных поясах Земли. Результаты испытаний сведены в нижеприведенную таблицу.

Таблица Результаты измерений электрических характеристик кремниевых фотоэлектрических преобразователей для солнечных батарей с полимерным радиационно-защитным покрытием толщиной 0,015 мм до и после облучения протонами с энергией 1 МЭВ До нанесения покрытия До облучения После облучения Пналичие покрытия мв ма ма мв ма маДоза облуч. U_xx , мвI_кз , маI_0,4 , ма1 + 52515,8 13,2520 18,013,8 10¹² 52017,0 13,52 + 52515,7 12,5525 18,013,8 -"-525 17,2 13,83 - 52515,8 12,6520 15,511,2 -"-420 8,4 4,04 + 52515,8 12,8515 1813,7 10¹³ 51517,0 13,45 + 52315,8 13,2515 17,513,7 -"-495 16,6 11,66 - 52515,8 12,6520 15,512,3 -"-355 3,0 -7 + 52515,4 12,6520 18,014,0 10¹³ 51516,6 13,48 + 52515,6 13,0520 18,014,0 -"-510 17,4 13,59 - 52515,6 12,8517 45,512,5 -"-310 2,0 -10 + 52015,0 12,2520 17,013,4 10¹¹ 52016,0 13,011 + 52015,6 12,7525 1813,4 -"-520 17,0 13,412 - 52015,3 12,2512 15,012,0 -"-350 3,0 - где U_xx - напряжение холостого хода, I_кз - ток короткого замыкания, Т_0,4 - ток с некоторой нагрузкой, имитирующей рабочий режим.

Из таблицы видно, что пленка защитного покрытия толщиной 0,015 мм обеспечивает практически полную сохранность фотоэлектрических преобразователей при всех режимах работы в радиационных поясах Земли.

Контрольные же образцы при тех же дозах облучения выходят из строя.

Таким образом, двухслойные покрытия на фотопреобразователях, состоящих из стекла и прикрепляющего его клея, требующие нанесения на фотопреобразователь вручную и не защищающие преобразователи с торцов, можно заменить однослойным, наносимым механически (распыляющим устройством или окунанием в ванну), защищающим преобразователи со всех сторон, где требуется, без снижения эффективности защиты и без увеличения ее веса в объема.

Кроме того, полимерное радиационно-защитное покрытие допускает свободное изменение состава, и в частности, процента лантаноида в составе, структуры полимерной основы, вида лантаноида, толщины защитного слоя. Все эти изменения могут быть произведены в широких пределах, независимо друг от друга и с изменением технологии нанесения покрытия или даже вовсе без такового.

Способ нанесения покрытия - нанесение распыляющим устройством или погружением в ванну с полимерным раствором и последующее высушивание - предоставляет все возможности для широкой механизации и автоматизации процесса.

Процесс изготовления полимерной основы и реагентов - ацетилацетоната лантаноида - требует намного меньше энергетических затрат, чем варка лантаноидсодержащих стекол, и менее требователен к точности соблюдения технологии.

Формула изобретения

Применение лантаноидсодержащих высокомолекулярных соединений, включающих фрагменты видагде Ln - лантаноид, R - H, алкил, арил, в качестве радиационно-защитного покрытия.