Радиационно-защитное покрытие радиоэлектронной аппаратуры

Изобретение относится к области приборостроения. Радиационно-защитное покрытие содержит переходный металл шестого периода Периодической системы химических элементов, постпереходный металл шестого периода Периодической системы химических элементов и/или лантаноид и поглощающее вещество, содержащее химический элемент с атомным номером меньшим, чем у упомянутых химических элементов. Радиационно-защитное покрытие состоит из множества чередующихся слоёв из частиц по меньшей мере одного переходного металла шестого периода Периодической системы химических элементов, постпереходного металла шестого периода Периодической системы химических элементов и/или лантаноида и из упомянутого поглощающего вещества. Изобретение позволяет обеспечить оптимальную защиту элементной базы от естественных ионизирующих излучений космического пространства. 5 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Предлагаемое изобретение относится к области приборостроения и предназначено для защиты различных видов радиотехнического оборудования, преимущественно для защиты элементной базы радиоэлектронной аппаратуры космических аппаратов от воздействия естественных ионизирующих излучений космического пространства.

Известны композитные материалы, экранирующие от воздействия ионизирующих излучений, содержащие химические элементы с высоким значением - атомный номер Z, в первую очередь вольфрам, а также химические элементы с меньшим атомным номером - бор, алюминий. В большинстве случаев данные композитные материалы состоят из частиц тяжёлого металла.

В качестве ближайшего аналога предлагаемого изобретения может быть выбрана заявка на изобретение US 2007194256, в которой предложено радиационно-защитное покрытие элементов радиоэлектронной аппаратуры космического назначения. Известное из US 2007194256 радиационно-защитное покрытие содержит порошок вольфрама с возможными добавками гадолиния, гафния, золота и содержит химический элемент с атомным номером меньшим, чем у вольфрама - оксид алюминия (Al2O3), введённые в неорганическую матрицу аморфного строения.

В свою очередь предлагаемое изобретение является дальнейшим совершенствованием композиционных материалов, описанных выше типов, и позволяет создать радиационно-защитное покрытие радиоэлектронного оборудования, обеспечивающее при минимальных габаритно-массовых характеристиках, а также минимизации использования редких и сложных по составу химических соединений оптимальную защиту элементной базы от естественных ионизирующих излучений космического пространства.

Указанный выше технический результат достигается при использовании радиационно-защитного покрытия, содержащего переходный металл шестого периода Периодической системы химических элементов, постпереходный металл шестого периода Периодической системы химических элементов и/или лантаноид и поглощающее вещество, содержащее химический элемент с атомным номером меньшим, чем у упомянутых химических элементов. В отличие от аналога предлагаемое радиационно-защитное покрытие состоит из множества чередующихся слоёв из частиц по меньшей мере одного переходного металла шестого периода Периодической системы химических элементов, постпереходного металла шестого периода Периодической системы химических элементов и/или лантаноида и из упомянутого поглощающего вещества. Радиационно-защитное покрытие может образовывать защитный слой радиоэлектронной аппаратуры или её компонента, либо образовывать корпус радиоэлектронной аппаратуры, либо его часть.

В упомянутом слое из частиц переходного металла шестого периода Периодической системы химических элементов, постпереходного металла шестого периода Периодической системы химических элементов и/или лантаноида используют по меньшей мере один химический элемент, выбранный из перечня: лантан (La), церий (Ce), празеодим (Pr), неодим (Nd), прометий (Pm), самарий (Sm), европий (Eu), гадолиний (Gd), тербий (Tb), диспрозий (Dy), гольмий (Ho), эрбий (Er), тулий (Tm), иттербий (Yb), лютеций (Lu), гафний (Hf), тантал (Ta), вольфрам (W), рений (Re), осмий (Os), иридий (Ir), платина (Pt), золото (Au), таллий (Tl), свинец (Pb), висмут (Bi). Упомянутое поглощающее вещество представляет собой по меньшей мере одно вещество, выбранное из перечня, включающего по меньшей мере, оксид алюминия (Al2O3), нитрид бора (BN). Также, упомянутые поглощающие вещества могут быть введены в матрицу аморфного строения, выполненную из неорганического материала, например силиката.

Структура радиационно-защитного покрытия приведена на схеме на рис.1, на которой изображены: слои из частиц (порошка) металла, например вольфрама (W), как наиболее часто используемого - 1; слои оксида алюминия (Al2O3) либо нитрида бора (BN) - 2, как наиболее часто использующиеся; подложка - 3.

Известно, что на орбитах космических аппаратов, где имеются высокие потоки электронов, поглощенная доза радиации внутри космических аппаратов определяется не только воздействием электронов, но и тормозным излучением, образованным в результате взаимодействия с материалами конструкций. Спектр тормозного излучения зависит от энергии бомбардирующих электронов, толщины материала. Обычно считают, что спектр фотонов простирается от сотен эВ до 150 кэВ.

Тормозное излучение взаимодействует с облучаемым материалом либо за счёт фотоэффекта, либо за счёт рассеяния на электронах. Фотоэффект приводит к поглощению фотона. Затем может появиться фотон с энергией атомного уровня К-, L-, M-оболочек в соответствии с тем, на которой из оболочек проходило поглощение фотона. Одновременно в атомах идёт и конкурирующий процесс передачи возбуждения электрону и его выбивание из атома. При рассеянии фотона на электронах часть энергии передаётся электрону, а часть остаётся у фотона, который меняет направление движения и покидает пучок первичных фотонов. Фотоэффект более действенен для целей защиты, при этом вероятность фотоэффекта велика для фотонов малых энергий и быстро уменьшается с ростом энергии фотонов. Одновременно с ростом атомного номера вероятность фотоэффекта возрастает. Поэтому качественную защиту оборудования можно обеспечить только при использовании материалов с большим атомным номером.

В свою очередь предложено радиационно-защитное покрытие, используемое в первую очередь для защиты различных элементов радиоэлектронной аппаратуры космического и т.п. назначения, размещается оно на поверхностях, подвергающихся воздействию ионизирующего излучения, и представляющее собой многослойную структуру, то есть структуру из множества чередующихся слоев, в количестве, превышающем два слоя каждого типа. Элемент с высоким атомным номером (Z) - от 57 до 83, то есть переходный металл шестого периода Периодической системы химических элементов, постпереходный металл шестого периода Периодической системы химических элементов и/или лантаноид, по преимуществу - вольфрам (W), как наиболее отработанный с точки зрения технологии, используют в виде порошка (частиц 200-500 нм) в слое, следующем за слоем вещества с низким (меньшим, чем у упомянутых металлов) атомным номером (Z), например оксид алюминия (Al2O3) и/или нитрид бора (BN), которое введено в матрицу аморфного строения, выполненную из неорганического материала, например силиката (стекла).Указанный порошок элемента с высоким атомным номером может включать необходимые технологические добавки. Последующие слои чередуются подобным образом.

Предложенное расположение слоёв объясняется тем, что при прохождении частицы (e-) вещества первого слоя (Al2O3, BN) генерируется вторичное излучение (~-лучи), которое эффективно поглощают и рассеивают элементы с большим эффективным электронным радиусом, то есть элементы с высоким атомным номером (Z). При этом происходит генерация вторичных электронов, поглощение и рассеяние которых происходит так же описанным выше образом. То есть использование многослойной структуры, обеспечивающей экранирование и взаимное подавление потоков частиц и квантов, представляет собой более совершенную защиту от ионизирующих излучений по сравнению с известными композитными материалами аналогичного состава, алюминиевыми сплавами и т.п.

Покрытие наносится послойно золь-гель процессом на поверхности элементов, подвергающихся воздействию радиации с помощью кисти либо распылителя в нормальных условиях. Радиационно-защитное покрытие может образовывать защитный слой радиоэлектронной аппаратуры или её компонента (микросхемы и т.п.), либо корпус радиоэлектронной аппаратуры, либо его часть.

Таким образом, предложено радиационно-защитное покрытие, которое сможет быть эффективно использовано для защиты радиоэлектронной аппаратуры, в первую очередь космического назначения, а также иного промышленного оборудования, эксплуатирующегося в аналогичных условиях.

1. Радиационно-защитное покрытие, содержащее переходный металл шестого периода Периодической системы химических элементов, постпереходный металл шестого периода Периодической системы химических элементов и/или лантаноид и поглощающее вещество, содержащее химический элемент с атомным номером меньшим, чем у упомянутых химических элементов, отличающееся тем, что оно состоит из множества чередующихся слоёв из частиц по меньшей мере одного переходного металла шестого периода Периодической системы химических элементов, постпереходного металла шестого периода Периодической системы химических элементов и/или лантаноида и из упомянутого поглощающего вещества.

2. Радиационно-защитное покрытие по п. 1, отличающееся тем, что в упомянутом слое из частиц переходного металла шестого периода Периодической системы химических элементов, постпереходного металла шестого периода Периодической системы химических элементов и/или лантаноида используют по меньшей мере один химический элемент, выбранный из перечня:
лантан (La), церий (Ce), празеодим (Pr), неодим (Nd), прометий (Pm), самарий (Sm), европий (Eu), гадолиний (Gd), тербий (Tb), диспрозий (Dy), гольмий (Ho), эрбий (Er), тулий (Tm), иттербий (Yb), лютеций (Lu),
гафний (Hf), тантал (Ta), вольфрам (W), рений (Re), осмий (Os), иридий (Ir), платина (Pt), золото (Au),
таллий (Tl), свинец (Pb), висмут (Bi).

3. Радиационно-защитное покрытие по п. 1, отличающееся тем, что упомянутое поглощающее вещество представляет собой по меньшей мере одно вещество, выбранное из перечня, включающего по меньшей мере оксид алюминия (Al2O3), нитрид бора (BN).

4. Радиационно-защитное покрытие по п. 2, отличающееся тем, что упомянутое поглощающее вещество введено в матрицу аморфного строения, выполненную из неорганического материала, например силиката.

5. Радиационно-защитное покрытие по любому из пп. 1-3, отличающееся тем, что образует защитный слой радиоэлектронной аппаратуры или её компонента.

6. Радиационно-защитное покрытие по любому из пп. 1-3, отличающееся тем, что образует корпус радиоэлектронной аппаратуры либо его часть.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к экранам для защиты печатных плат от электромагнитных помех. Техническим результатом является расширение арсенала технических средств.

Изобретение относится к радиоэлектронике и может быть использовано для решения задачи экранирования узлов модуля от помех и побочных излучений. Технический результат - полное экранирование узлов электронного модуля на многослойной печатной плате от внешних паразитных излучений в диапазоне частот от единиц герц до десятков гигагерц.

Изобретение относится к экранированной клавиатуре. Технический результат заключается в повышении уровня экранирования клавиатуры.

Изобретение предназначено для авиационной, космической и ракетной техники и может быть использовано при изготовлении объемных термостойких широкодиапазонных радиопоглощающих материалов (РПМ) для защиты от электромагнитного излучения.

Изобретение относится к экранированию кабеля, в частности, низкоиндуктивного кабеля, связанного по переменному току. Технический результат - уменьшение индуктивности и улучшение экранирования отверстия, улучшение характеристики фильтрации по переменному току и предотвращение некорректного соединения между корпусом и экраном кабеля.

Изобретение относится к области экранировки аппаратов или их деталей от электрических или магнитных полей с индикацией электрических величин и предназначено для защиты корабельных радиоэлектронных средств от поражающих факторов электромагнитного оружия.

Изобретение относится к экранированию электромагнитных полей различного происхождения. Технический результат - разработка конструкции камеры с использованием стандартных столярных элементов, позволяющей производить ручную сборку или демонтаж, без ограничения минимальной площади и высоты помещения для камеры, а также без потери эффективности экранирования.

Изобретение относится к материалам для поглощения электромагнитных волн и может быть использовано для получения нанопористых углеродных микроволокон, предназначенных для создания эффективных неотражающих радиопоглощающих материалов, работающих в диапазоне от 50 ГГц до 4 ТГц.

Изобретение относится к электронной технике и может быть использовано для создания экранов и панелей, поглощающих электромагнитное излучение (далее ЭМИ) в широком СВЧ-диапазоне.

Изобретение относится к информационной безопасности. Технический результат заключается в обеспечении информационной безопасности при размещении оборудования сети в неэкранированных помещениях.
Изобретение относится к области получения радиопоглощающих материалов (РПМ), обеспечивающих снижение уровня вторичного излучения, электромагнитную совместимость бортовой аппаратуры, коррекцию диаграмм направленности бортовых антенных систем при длительной эксплуатации и воздействии агрессивных сред.
Изобретение относится к строительному материалу на основе гипса с более высоким удельным весом и/или функцией по защите от радиоактивного излучения с сохранением технологических свойств.

Изобретение относится к устройствам для защиты от излучения и соответствующим способам их изготовления. .

Изобретение относится к изделиям, включающим в себя полотна (ткани), компаунды и пленки (пленочные слои), которые могут обеспечить защиту от вредных воздействий, представляющих угрозу жизни (радиация, химические вещества, биологические агенты, огонь, металлические метательные снаряды).

Изобретение относится к области рентгенозащитных материалов. .
Изобретение относится к области изготовления рентгенозащитных материалов. .

Изобретение относится к области защиты от ионизирующего излучения. .

Изобретение относится к средствам защиты от излучений, а более точно к материалу для защиты от излучений, который предназначен для использования его в медицине, на производстве, в быту, а также для обеспечения электромагнитной совместимости радиоаппаратуры и приборов.

Изобретение относится к атомной промышленности, в частности для изготовления радиационно-защитных контейнеров типа КТ, предназначенных для хранения и перевозки радиоактивных источников.
Наверх