СПОСОБ УСКОРЕННЫХ ИСПЫТАНИЙ ЭЛЕКТРОРАДИОИЗДЕЛИЙ НА СТОЙКОСТЬ К ВОЗДЕЙСТВИЮ ИОНИЗИРУЮЩИХ ИЗЛУЧЕНИЙ Российский патент 1995 года по МПК G01R31/26 G01R31/28 

Изобретение относится к радиационной испытательной технике и может быть использовано при проведении испытаний электрорадиоизделий (ЭРИ) на стойкость к воздействию ионизирующих излучений (ИИ), например излучений ядерных установок и космического пространства. Под стойкостью понимается способность ЭРИ сохранять в заданных пределах значения параметров в процессе и после воздействия ИИ.

Наиболее близким к изобретению является способ испытаний ЭРИ при воздействии гамма-нейтронного облучения, который основан на импульсном гамма-нейтронном облучении ЭРИ и измерении параметров после удаления их из зоны облучения [1] По изменению параметров судят о стойкости ЭРИ к импульсному облучению. Этот способ неприменим для проведения ускоренных испытаний ЭРИ на стойкость к воздействию длительного статического облучения.

Цель изобретения сокращение времени проведения испытаний.

Для этого облучают ЭРИ на статической гамме-установке в диапазоне мощностей доз гамма-излучения Δ Р Р₁-Р₂, не приводящих к потере работоспособности изделия. Измеряют обратимые изменения критериального параметра Q при соответствующих мощностях дозы Δ Q Q₁-Q₂, определяют коэффициент радиационной чувствительности по критериальному параметру из соотношения
K_γ= Δ Q/ ΔP (1)
Затем изделие облучают на статической гамма-нейтронной установке заданной плотностью потока нейтронов ϕ и сопутствующей ему мощностью дозы гамма излучения Р_с и измеряют значение критериального параметра Q Q( ϕ, Р_с). Определяют значение критериального параметра при заданной плотности потока ϕ нейтронов и требуемой мощности Р_трдозы гамма-излучения по формуле
Q(ϕ, Р_тр) Q(ϕ Р_с) + K_γ˙ (Р_тр-Р_с). (2)
Затем изделие облучают на статической гамма-нейтронной установке при плотности потока нейтронов ϕ, обеспечивающей набор требуемого интегрального потока нейтронов Φ за время t_о, равное нескольким часам.

Испытания на стойкость к воздействию ИИ при плотности потока нейтронов, соответствующей требованиям, практически не реализуемы в связи с их недопустимо большой длительностью ≈ 28000 ч.

При проведении испытаний с плотностью потока нейтронов, на несколько порядков превышающей ϕ, с целью сокращения времени облучения t_o до нескольких часов параметры ЭРИ, чувствительные к наведенной радиоактивности, могут выйти за пределы допустимых значений. Возникает задача оценки значений этих параметров испытываемых изделий в реальных условиях. Сложный изотопный состав изделий и сложный характер связи их выходных параметров с наведенной радиоактивностью с учетом реальной геометрии изделий, а также отсутствие достаточной информации о спектрах нейтронного излучения в тепловой и резонансной областях энергии практически исключает возможность решения этой задачи расчетным путем.

Изделие удаляют из зоны облучения за время, меньшее t_о, и измеряют изменение значения критериального параметра Q_а по отношению к начальному его значению в моменты времени t К ˙t_o, где к 1,2,3.n, n общее количество измерений.

После каждого измерения вычисляют значения коэффициентов
A(n) Q_a(kt_o) (3)
B(n) 1 Q_a(nt_o) (4) где Т длительность облучения в реальных условиях.

Изделие соответствует заданным требованиям при
Q (ϕ, Р_тр) + А(n) + В(n) ≅ Q_доп (5) и не соответствует требованиям, если
Q (ϕ, Р_тр) + А(n) > Q_доп, (6) где Q_доп допустимое изменение параметра, определяемое техническими требованиями на изделие.

На фиг. 1 а и б представлены зависимости анодного тока фотоэлектронного умножителя (ФЭУ) во времени после облучения в двойной логарифмическом (а) и полулогарифмическом (б) масштабе; на фиг. 2 таблица экспериментальных и расчетных значений параметров, определяющих стойкость ФЭУ к воздействию ИИ.

П р и м е р. (использование способа для оценки стойкости к воздействию ИИ ФЭУ). За контролируемый параметр принят анодный ток I_a, предельно допустимое значение которого равно I_ад 10^-7А. Заданные требования по параметрам ИИ: Φ= 10¹² нейтр./см²;
ϕ 10⁴ нейтр./см² ˙ с; Р_тр. 10^-4 Р/c.

Длительность облучения в реальных условиях Т Φ/ϕ= 10¹² нейтр./см /10⁴ нейтр./см²˙
˙с 10⁸ с. Норма испытаний по потоку нейтронов Φ_ни 1,46 ˙Φ_тр= 1,46 ˙10¹²нейтр./см².

Коэффициент радиационной чувствительности K_γ для ФЭУ равен 4,2˙ 10⁵А ˙с/Р. При облучении на статическом реакторе с ϕ= 10⁴ нейтр./см²˙c и сопутствующей ему Р_с 10^-5 Р/c величина критериального параметра I_a( ϕ, Р_с) 4,2 ˙ 10^-10 А. Тогда I_а ( ϕ, Р_тр) I_а( ϕ, Р_с) + K_γ (Р_тр-Р_с) 4,2 ˙ 10^-10 + 4,2 ˙10^-5˙ (10^-4-10^-5) 4,2 ˙10^-9 А.

Приборы облучались на статическом реакторе в течение времени t_о 10 мин потоком нейтронов 2,10˙10¹² нейтр./cм² и уделялись из зоны облучения в помещение с низким уровнем фона за время, равное ≈ 6 мин. В моменты времени n ˙t_о (n 2,3,) проводились измерения анодного тока ФЭУ, результаты которых представлены в таблице и на чертеже. Значение I_а(t_o) получено экстраполяцией результатов измерений к моменту прекращения облучения (фиг. 1). В таблице представлены результаты расчетов величин А(n) и В(n). Величины 1-nt_о/Т и t_o/Т для всех значений n равны 1 и 6 ˙10^-6 соответственно. При n > 10 значения А(n) вычислялись по верхним оценкам интегралов от зависимости I_a(t), построенной по результатам измерений. Использование верхних оценок интегралов лишь повышает достоверность заключения о соответствии заданным требованиям, сделанного по достаточным критериям способа. По данным таблицы при n 100
I_a(ϕ, Р_тр) + А(n) + В(n) 4,2 ˙10^-9А +
+ 3 ˙ 10^-11А + 2 ˙10^-8А < 10^-7А.

Полученное неравенство при условии соответствия всех параметров ФЭУ, измеренных после облучения, нормам на них позволяет сделать заключение о соответствии ФЭУ заданным требованиям по стойкости к ИИ при уровне облучения Φ_тр= 10¹² нейтр./см²; ϕ= 10⁴ нейтр./см² и Р_тр. 10^-4 Р/с.

Использование: изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано при проведении испытаний электрорадиоизделий (ЭРИ) на стойкость к воздействию ионизирующих излучений. Сущность изобретения: облучают ЭРИ статическим гамма-излучением в диапазоне мощностей доз, не приводящих к потере работоспособности ЭРИ, определяют коэффициент K радиационной чувствительности из соотношения K=Δq/ΔP , где Δq - изменение критериального параметра при изменении мощности дозы гамма-излучения на величину ΔP , затем облучают ЭРИ статическим гамма-нейтронным излучением с плотностью потока нейтронов ϕ и сопутствующей ему мощностью дозы гамма-излучения P_c , определяют значение критериального параметра q(ϕ), P_тр при заданной плотности потока нейтронов ϕ и мощности дозы гамма-излучения P_тр из соотношения q(ϕ, P_тр)=q(ϕ, P_c)+K_γ(P_тр-P_c) , где q(ϕ, P_c) - значение критериального параметра при плотности потока нейтронов ϕ и мощности дозы гамма-излучения P_c , затем облучают ЭРИ статическим гамма-нейтронным излучением с плотностью потока нейтронов, обеспечивающий набор требуемого интегрального потока нейтронов за время облучения t_o , удаляют ЭРИ из зоны облучения, измеряют изменения критериального параметра q_a(Kt_o) в моменты времени t=K·t_o, где K = 1,2, . . . n, n - общее число измерений, после каждого измерения определяют значения коэффициентов a(n), b(n) из соотношений где T - длительность облучения ЭРИ в реальных условиях, а стойкими считают ЭРИ, для которых выполняется соотношение q(ϕ, P_тр)+A(n)+B(n)<q_доп, где q_доп - допустимое изменение критериального параметра. 1 ил., 1 табл.

СПОСОБ УСКОРЕННЫХ ИСПЫТАНИЙ ЭЛЕКТРОРАДИОИЗДЕЛИЙ НА СТОЙКОСТЬ К ВОЗДЕЙСТВИЮ ИОНИЗИРУЮЩИХ ИЗЛУЧЕНИЙ, включающий гамма-нейтронное облучение электрорадиоизделий и измерение критериальных параметров электрорадиоизделий после облучения, отличающийся тем, что облучают электрорадиоизделия статическим гамма-излучением в диапазоне мощностей доз гамма-излучения, не приводящих к потере работоспособности электрорадиоизделий, определяют коэффициент K радиационной чувствительности из соотношения

где Δq изменение критериального параметра при изменении мощности дозы гамма-излучения на величину ΔP ;
облучают электрорадиоизделия статическим гамма-нейтронным излучением с заданной плотностью потока нейтронов и сопутствующей ему мощностью дозы гамма-излучения P_c, определяют значение критериального параметра q(ϕ, P_тр) при заданной плотности потока нейтронов ϕ и заданной мощности дозы гамма-излучения P_тр из соотношения
q(ϕ, P_тр) = q (ϕ, P_с)+ K_γ(P_тр-P_с),
где q(ϕ, P_с) значение критериального параметра при плотности потока нейтронов ϕ и мощности дозы гамма-излучения P_c,
затем облучают электрорадиоизделия статическим гамма-нейтронным излучением с плотностью потока нейтронов, обеспечивающей набор требуемого интегрального потока нейтронов за время облучения t₀, удаляют электрорадиоизделия из зоны облучения за время, меньшее t₀, измеряют значения изменений критериального параметра q_а(Kt₀) в моменты времени t=K · t₀, (где K=1,2,3,n; n общее число измерений), после каждого измерения определяют значения коэффициентов A(n), B(n) из соотношений


где T длительность облучения электрорадиоизделий в реальных условиях,
причем электрорадиоизделие считают стойким при облучении в течение времени T при выполнении соотношения
q(ϕ, P_тр)+A(n)+B(n)<q_доп ,
где q_доп допустимое изменение критериального параметра.