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.