Устройство для защиты объекта от заряженных частиц

союз советскихсОциАлистическиРЕСПУБЛИК 1678160 9) .Я (и цэ С 21 Г 1/1 ЩЯВР 1,", Ц Еи АВТО ва элект нных час жении и . создан дами, ок й эффекмассе. К начительже труд- отсеков формы и выступвогом-прототитва является от излучений,ирования неов и их скрепст содержит ый слой,ГОСУДАРСТВЕННЪЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЪТИЯПРИ ГКНТ СССР МУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) Бобков В. Г и др, Радиационная безопасность при космических полетах. - М.,Атомиэдат, 1964, с. 143 - 147,Труханов К. Л. и др. Активная защитакосмических кораблей; - М., Атомиздат,1970, с. 28-128.ЕВП ЬЬ 0160327, 6 21 Р 1/12, 1979.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОБЪЕКТАОТ ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ(57) Изобретение относится к средствам защиты от излучений, в частпости к средствам Изобретение относится к средствам защиты от радиации, в частности, к средствам защиты от заряженных частиц (электронов, протонов) и может быть использовано для защиты экипажа, биокомплекса и специального оборудования космических аппаратов при полетах в радиационных поясах Земли.8 настоящее время широко применяется защита от заряженных частиц,основанная на поглощении как самих частиц, так и генерируемого ими тормозного излучения материалом защиты.Существенным недостатком такой защиты является большая масса, так как поглощение заряженных частиц веществом, в особенности электронов, сопровождается генерированием тормозного рентгеновского излучения, обладающего большой проникающейй способностью, Для получения высокой эффективности защиты приходится увеличивать толщину материала, а это приВОЛит К УВЕЛИЧЕНИЮ МаССЫ ЗащИтЫ,защиты от заряженных частиц (электронов. протонов) и может быть использовано для защиты экипажа, биокомплекса и специального оборудования космических аппаратов при полетах в радиационных поясах Земли. Цель изобретения - снижение массы и повышение эффективности защиты, Защита состоит из набора слоев диэлектрической пленки с двухсторонним металлическим покрытием каждого слоя пленки, Металлические покрытия всех слоев электрически соединены с корпусом защищаемого обьекта. Толщина диэлектрической пленки в каждом слое не превышает 0,05-0,1 мм. 1 ил. Известны способы и устройст рсстатической защиты от заряже тиц, основанных на их тормо отклонении электрическим полем ным между специальными электро ружающими защищаемый обьект,Такая защита обладает высоко тивностью при относительно мало ее недостаткам следует отнести з ную техническую сложность, а та ность осуществления защиты космического аппарата сложной конфигурации, с большим числом ющих элементов конструкции,Наиболее близким анал пом предлагаемого устройс слоистый экран для защиты изготовленный путем штабел скольких многослойных лист ления, причем каждый ли алюминиевый слой и свинцов10 15 20 30 40 45 50 55 В данном устройстве при одинаковой эффективности с устройством защиты, выполненным из однородного материала, достигнуто снижение массы защиты за счет чередования слоев материала со сравнительно малым атомным номером (алюминий) со слоями материала с большим атомным номером (свинец), При прохождении потока заряженных частиц через материал с малым атомным номером генерируются меньшие уровни тормозного излучения, для поглощения которых требуется меньшая толщина материала с большим атомным номером. Это и обеспечивало некоторое снижение массы защиты по сравнению с защитой. выполненной из однородного материала. Однако, несмотря на это масса защиты остается значительной., Целью изобретения является снижение массы и повышение эффектионости защиты.Поставленная цель достигается тем, что о устройстве для защиты от заряженных частиц, содержащем чередующиеся слои, каждый слой выполнен из диэлектрической пленки с двухсторонней металлизацией, причем металлизация всех слоев электрически соединены с корпусом защищаемого объекта, а толщина диэлектрической пленки ,не превышает 0,05-0,1 мм.Достижение цели, поставленной в предлагаемом техническом решении, осуществляется эа счет накопления обьемнаго электрического заряда в диэлектрических слоях при облучении защиты потоком заряженных частиц, что приводит к потере энергии падающих заряженных частиц за счет торможения их в поле обьемного электрического заряда и уменьшает величину тормозного излучения, а это снижает энергию взаимодействия падающего потока заряженных частиц с материалам защиты и является причиной повышения ее эффективности.Кроме того. малая толщина диэлектрических слоев позволяет получить относительно высокую напряженность электрического поля, чта увеличивает степень торможения падающего потока заряженных частиц и также способствует повышению эффективности защиты.. На чертеже представлена конструктивная схема устройства для защиты от заряженных частиц.Устройство содержит слои, выполненные иэ диэлектрической пленки 1.с двухсторонней мвталлизацией 2, Металлизация 2 всех слоев электрически соединена с корпусом защищаемого обьекта, Толщина диэлектрическай пленки 1 не превышает 0,05- 0,1 мм.В качестве диэлектрической пленки в и редлагаемом техническом решении наибо лее целесообразно использовать полиэтилентерефталатную пленку (ПЭТФ) с двухсторонней металлизацией, широко используемую о настоящее время о различных отраслях промышленности. Толщина пленки от 5 до 50 мк, толщина металлиэации 0,8 - 1 мк, ширина пленки до 600 мм.Количество слоев диэлектрической пленки 1 определяется интенсивностью и энергией падающего потока заряженных частиц, а также предельно допустимой мощностью вторичного излучения эа защитой.Предлагаемое устройство работает следующим образом. При облучении устройства потоком заряженных частиц, например электронами внешнега радиационного пояса Земли, имеющими широкий спектр энергии (от 0.01 да 5-7 МэВ), глубина проникновения их о диэлектрические слои 1 будет тем больше, чем больше энергия электрона При прохождении электронов через диэлектрические слои в них создается отрицательный пространственный заряд, величина которого пропорциональна количеству электронов. поглощенных диэлектрическим слоем. Электрическое поле отрицательного пространственного заряда оказывает тормозящее действие на падающий поток электронов, которое тем больше, чем больше пространственный заряд. При этом энергия взаимодействия падающего потока электронов с материалом диэлектрических пленок оказывается значительно ниже, чем при отсутствии этого пространственного заряда и, следовательно. вторичное тормозное излучение будет значительно ниже. Для получения наибольшей эффективности защиты плотность пространственного заряда должна быть как можно выше, а это может быть обеспечено при высокой электрической прочности диэлектрической пленки. Электрическая прочность диэлектрика определяется электрическими характеристиками материала (удельное объемное соп ротиоление), физическими характеристиками (однородность, наличие инородных и газовых. включений) и толщиной образца. Известно. чта относительная электрическая прочность диэлектрика сильно зависит от толщины образца и тем больше чем, тоньше диэлектрик.Это объясняется тем, что у диэлектрика большей толщины приложенное напряжение распределяется неравномерна вдоль его длины за счет неравномерности обьемного сопротивления из-за неоднородностиматериала, наличия инородных ока очений,а также возникновения частичных разрядооо газовых включениях. Это приводит вначале к пробою наиболее перенапряженногоучастка, а затем и осего изолятора. Вероятность неоднородности материала изолятора инородных и газовых включений темниже, чем меньше толщина изолятора и притолщине меньше 0,05-0,1 мм этот факторпрактически отсутствует, поэтому относительная электрическая прочность современных пленок, начиная с этой толщины иниже, практически постоянна,В процессе эксплуатации защиты возможно накопление пространстоенното заряда такой плотности, 1 ри которойнаступает точечный пробой диэлектрической пленки. Это практически не сказывается на работоспособности защиты, так какплощадь, ограниченная пробоем, очень мала.Металлизация 2 всех диэлектрическихслоев 1 соединена с корпусом защищаемогообьекта, так как в ттротионол 1 случае на нихмогли бы возникать большие потенциалы и 25пробои между отдельными слоями.В предлагаемом устройстве защиты отзаряженных частиц достигнуто оптимальное сочетание преимуществ традиционнойпассивной защиты - защиты веществом(высокая надежность, воэможность защиты отсеков сложной формы и конфигурации,простота) с преимуществом электростатической защиты (малая масса). Предлагаемаязащита может быть выполнена о видо многослойного эластичного покрытия, допускающего возможность предварительногораскроя и последующего сшивания непосредственно на защищаемом обьекте. Этопозволяет обеспечить сплошную защиту 40различных отсеков разнообразной формы иконфигурации.Эти преимущества предлагаемого технического решения позволяют обеспечитьэффективную противорадиационную защиту от заряженных частиц экипажа, биокомплекса и специального оборудования космических а"паратов различного назначения, длительно работающих на геостационарной орбите во внешнем радиационном поясе Земли и на около Земли. образованных в результате проведения высогных ядерных взрывов. Эффективная протиоорадиационная защита обеспечивается при одновременной экономии массы защиты, что позволяет разместить дополнительно различную аппаратуру и расширить функциональные возможности космического аппарата.Экспериментальная проверка предложенного технического решения осуществлялась на макетном образце устройства. выполненного из 100 слоев полиэтилентерефталатной пленки толщиной 10 мк с двухсторонней металлиэацией, Проверка устройства осуществлялась в вакуумной камере при облучении пооками электронов с плотностью 10 А/см и энергией от 50 до-6300 кэВ, Эффективность защиты вычислялась путем измерения мощности дозы вторичного тормозного излучения дозиметром, установленным под облучаемым устройством, с последующим сравнением с мощностью дозы вторичного тормозного излучения, генерируемой при установке вместо облучаемого устройства алюминиевого образца, аналогичного по массе и площади макетному образцу защиты. Эффективность защиты предлагаемого устройства о зависимости от энергии падающих электронов составила 2.5 - 3.5. Ф о р мул а и зоб рете ни я Устройство для защиты объекта от заряженных частиц, состоящее из нескольких слоев материалов, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью снижения массы и повышения эффективности защиты, каждый слой выполнен из диэлектрической пленки с двухсторонним металлизированным покрытием причем металлизированные покрытия всех слоев электрически соединены с корпусом обьекта, а толщина диэлектрической пленки не превышает 0,05-0,1 мм.,Гагарина, 101 акаэ 2826,Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС 113038, Москва. Ж, Рвушская наб., 415