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 электрон-вольтах ( ), 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, движущиеся 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.