Радиационно-защитное покрытие

Применение лантаноидсодержащих высокомолекулярных соединений, включающих фрагменты вида

где Ln - лантаноид, R - H, алкил, арил,
в качестве радиационно-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
П	наличие покрытия	мв	ма	ма	мв	ма	ма	Доза облуч.	Uxx , мв	Iкз , ма	I0,4 , ма
1	+	525	15,8	13,2	520	18,0	13,8	1012	520	17,0	13,5
2	+	525	15,7	12,5	525	18,0	13,8	-"-	525	17,2	13,8
3	-	525	15,8	12,6	520	15,5	11,2	-"-	420	8,4	4,0
4	+	525	15,8	12,8	515	18	13,7	1013	515	17,0	13,4
5	+	523	15,8	13,2	515	17,5	13,7	-"-	495	16,6	11,6
6	-	525	15,8	12,6	520	15,5	12,3	-"-	355	3,0	-
7	+	525	15,4	12,6	520	18,0	14,0	1013	515	16,6	13,4
8	+	525	15,6	13,0	520	18,0	14,0	-"-	510	17,4	13,5
9	-	525	15,6	12,8	517	45,5	12,5	-"-	310	2,0	-
10	+	520	15,0	12,2	520	17,0	13,4	1011	520	16,0	13,0
11	+	520	15,6	12,7	525	18	13,4	-"-	520	17,0	13,4
12	-	520	15,3	12,2	512	15,0	12,0	-"-	350	3,0	-
где Uxx - напряжение холостого хода,
Iкз - ток короткого замыкания,
Т0,4 - 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.

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.