Міністерство освіти Республіки Білорусь
Білоруський державний університет інформатики і
радіоелектроніки
Кафедра РЕЗ
РЕФЕРАТ
на тему:
«Кліматичні впливу і їх характеристики. Радіаційні впливу їх характеристика »
МІНСЬК, 2008
Кліматичні впливу і їх характеристики
Кліматичні впливу при експлуатації РЕСІ підрозділяють на природні і штучні. Природні кліматичні впливи визначаються погодними умовами, що включають температуру, вологість, вітер, атмосферний тиск та інші Штучні кліматичні впливи створюються внаслідок функціонування РЕСІ і розташованих поруч об'єктів.
Формування природних кліматичних впливів
При складанні технічних умов на РЕСІ, а також програми і методики випробувань природні кліматичні дії, зазвичай звані кліматом, враховують у вигляді усереднених кліматичних фак торів в тих чи інших частинах земної поверхні за тривалий період часу. Формування клімату на певній території відбувається під впливом радіаційного процесу, циркуляції атмосфери і влагооборота, що визначають тепловий і водний баланс поверхні Землі в природному географічному середовищі.
Радіаційний процес характеризується розподілом радіаційного балансу R, враховує прихід / витрата енергії сонячної радіації. Складовими частинами радіаційного балансу є пряма (Q) і розсіяна (q) сонячна радіація, а також ефективне випромінювання (Е) Землі, під яким розуміють різницю протилежно спрямованих потоків випромінювання земної поверхні та атмосфери. Відношення відображеної енергії сонячної радіації до падаючої характеризується числом до, званим «аль Бедо» і висловлюваним звичайно у відсотках. Рівняння радіаційного балансу:
R = (Q + q) ∙ (α -1) ∙ E (1)
На підставі численних досліджень радіаційних процесів в окремих районах Землі розроблені світові карти складових радіаційного балансу. Встановлено також, що сонячна сумарна радіація при безхмарному небі має порівняно стійкі середньомісячні добові значення, які визначаються в основному широтою місцевості і порою року.
Малюнок 1 Середньомісячні добові значення сумарної сонячної радіації при безхмарному небі в залежності від широти місцевості і пори року (I - XII - місяці року)
Добовий хід і годинні суми сонячної радіації залежать від місця розташування кліматичної області та характерних для неї погодних умов. Зміна сонячної радіації оцінюється відношенням її максимального значення до мінімального і виражається у відсотках. Найменша зміна добових сум радіації спостерігається в пустельних районах Землі. Найбільша відмінність між максимальним і мінімальним значеннями сонячної радіації має місце в прибережних районах помірних широт у зв'язку з частою зміною погодних умов. Наявність парів води і пилу в повітрі суттєво зменшує інтенсивність сонячної радіації.
Циркуляція атмосфери - це переміщення повітряних мас (течій з різним вмістом теплоти і вологи), а також зміна їх властивостей, що супроводжується утворенням поверхонь розділу між різними повітряними масами. Основні причини загальної циркуляції атмосфери - неоднакове нагрівання Сонцем поверхні Земної кулі і обертання Землі. Крім того, на загальну циркуляцію атмосфери впливає зміна ландшафту поверхні Землі, що викликає постійно діючі турбо лентние потоки відбитого тепла, які призводять до зміни температури і щільності повітря в тропосфері.
Влагооборот - це ряд послідовних фізичних процесів, що відбуваються з водою (випаровування, конденсація, утворення хмар, випадання опадів), а також перенесення вологи. Влагооборот визначає континентальність клімату і залежить від нерівномірності нагрівання Сонцем суші і океану, наявності циркуляції повітряних мас і зміни ландшафту.
Влагооборот між сушею і океаном називають зовнішнім, а в межах обмеженій території - внутрішнім.
Малюнок 2 Внутрішній влагооборот на обмеженій території
Внутрішній влагооборот (малюнок 2) визначається кількістю зовнішньої вологи (К), яка частково випадає на територію у вигляді осаду O, а частково виноситься за її межі атмосферним стоком C a. Частина опадів O і випаровується, а частина утворює поверхневий стік З п. При гідрометеорологічних спостереженнях вимірюють кількість опадів, що випали і випарувалася вологи. Решта складові частини влагооборота не враховують.
Одним з основних процесів влагооборота є випаровування, яке залежить від радіаційного балансу (енергетичних ресурсів) і зволоження поверхні Землі. Зі збільшенням широти місцевості і зниженням сонячної радіації випаровування зменшується.
Характеристика кліматичних факторів
Температура - один з найбільш важливих кліматичних факторів. Для різних кліматичних поясів Землі вона коливається від -75 до +50 ° С. Однак велика кількість виробів працює в умовах нагрівання (до 500 ° С і вище) або охолодження (-100 º С і нижче) їх елементів. Тепловий вплив може бути стаціонарним, періодичним і неперіодичним. Сталий режим теплообміну як всередині виробу, так і вироби з зовнішнім середовищем створює стаціонарне тепловий вплив. Періодичне тепловий вплив відбувається при повторно-короткочасній роботі виробів, добовому зміні температури навколишнього середовища, регулярному сонячному опроміненні і т.д.; неперіодичне тепловий вплив викликається одиничними або порівняно рідкісними випадковими діями тепла і холоду.
Зміна температури навколишнього середовища може змінити фізико-хімічні властивості матеріалів. При підвищенні температури прискорюється розвиток деяких дефектів в матеріалах, що знижують міцність з'єднань конструкцій, погіршуються функціональні та електричні характеристики виробів. При одночасному дії тепла і механічних навантажень багато матеріалів легко деформуються. У ряду матеріалів при нагріванні відбувається хімічне розкладання і прискорюється старіння, що призводить до зміни їх характеристик.
У зонах з холодним кліматом можуть бути різкі коливання температури виробів, викликані їх нагріванням у період роботи та охолодженням після вимкнення. При різкій зміні навколишньої температури на поверхні і всередині виробу конденсується волога. Періодичні розширення і стиснення, дотичних металевих і пластмасових деталей можуть викликати порушення герметичності вироби і руйнування деталей. Різкі коливання температури призводять до руйнування паяних, зварних, клепаних і інших сполук, відшарування і розтріскування покриттів, появі витоку наповнювачів.
Вологість - один з найбільш небезпечних впливають кліматичних факторів. Вона прискорює корозію матеріалів, змінює електричні характеристики діелектриків, викликає теплової розпад матеріалів, гідроліз, зростання цвілі і багато інші механічні пошкодження виробів.
Вплив вологості на вироби істотно залежить від властивостей води, яка може перебувати в трьох станах: рідкому, твердому (лід) і газоподібному (пар). У рідкому стані вода характеризується наступними основними фізичними параметрами: щільністю, в'язкістю і поверхневим натягом. При збільшенні температури від 20 до 100 ° С значення всіх перерахованих факторів зменшуються: щільність від 0,998 до 0,985 г • см -1; в'язкість від 10 до 2,5 Па • с; поверхневий натяг від 76 • 10 3 до 60 • 10 3 Н • см -1. Абсолютно чистої води в природі не буває. Вона представляє собою хімічно активну сполуку, легко вступає в реакції з багатьма речовинами.
Для характеристики вмісту водяної пари в повітрі та інших газах, тобто оцінки вологості, користуються такими основними параметрами:
1) Абсолютна вологість, під якою розуміють виражену в грамах масу водяної пари (МВ.П.., Г), що міститься в одиниці об'єму (V, м 3) вологого повітря:
E = M в.п. / V (2)
У більшості випадків абсолютну вологість повітря висловлюють тиском пружності водяної пари (парціальним тиском p в. П.), Що міститься в повітрі, т. до виникає складність визначення маси водяної пари. Пружність водяної пари виражають в одиницях тиску (у паскалях, в міліметрах ртутного стовпа або в міллібарах).
2) вміст вологи d, тобто відношення маси водяної пари до маси сухого повітря (газу), в тому ж обсязі:
d = М в. п / М с. в. (3)
При цьому d пропорційно барометричному тиску і є функцією тільки парціального тиску пари.
3) Температура точки роси, тобто температура, яку буде мати вологе повітря (газ), якщо охолодити його до повного насичення по відношенню до плоскої поверхні води.
4) Відносна вологість φ - відношення тиску p в. П. Водяної пари, що міститься в повітрі, до тиску p н. П t 0 насиченої пари при даній температурі або ставлення дійсної вологості Е до максимально можливої Е н при даній температурі. Відносна вологість виражається у відносних одиницях (φ = Е / Е н ≤ 1) або у відсотках (φ ≤ 100%).
Відносна вологість характеризує ступінь насичення газу водяною парою.
Вологість повітря слід розглядати у взаємозв'язку з іншими параметрами, що характеризують стан газу (тиском, температурою, густиною). При постійній відносної вологості абсолютна вологість є функцією температури.
Атмосферні опади конденсовані, такі, як роса, іній, паморозь і ожеледь, справляють істотний вплив на різні вироби; для оцінки атмосферних конденсованих опадів рекомендується користуватися такими характеристиками, як товщина відкладення, щільність опадів, тривалість впливу та ряд інших.
Якщо температура падає нижче точки роси, при якій абсолютна вологість дорівнює 100%, і який міститься в повітрі водяний пар досягає стану насичення, то випадають опади у вигляді води, снігу, роси, інею, туману.
Опади впливають своєю механічною енергією, знижують температуру виробів, підвищують вологість.
Наявність опадів і туману зазвичай погіршує умови роботи виробів. Опади і туман діють на матеріали і вироби так само, як і підвищена вологість повітря. Волога, що залишилася на виробі після дощу, може сприяти корозії металів, так як в дощовій воді міститься певна кількість розчинених кислот і солей. Різкі перепади температур, що виникають при раптовому випаданні дощу на розігріті сонцем поверхні виробі з кераміки або скла, можуть призвести до їх розтріскування.
Особливо сильне руйнівний вплив на вироби можуть надавати морська вода і морський туман, різко прискорюють корозію внаслідок містяться в них солей хлору, магнію та інших елементів. Туман з крапельками морської води також посилює корозію металів і може погіршити електричні властивості ізоляційних матеріалів.
Інтенсивно протікає корозія металів, що викликається потраплянням на них морської води у вигляді бризок, а також при періодичному його зануренні в морську воду. У зв'язку з вільним доступом кисню повітря корозія в цих умовах йде значно швидше, ніж при постійному зануренні виробу в воду.
Домішки в повітрі. Домішки в повітрі можуть викликати порушення функціонування електричних елементів, змінювати режими теплообміну, викликати механічні ушкодження (пил, пісок), посилювати корозійні процеси і т.п.
Пил - суміш твердих частинок в повітрі. Природна пил складається з космічної і земної частин. У вільну атмосферу осідає 120 - 150 мм пилу за 100 років. Технічна пил утворюється при спалюванні палива, знос і обробці деталей. Технічної пилу осідає на два порядки більше, ніж природною. Серйозну проблему становлять для великих міст димові гази, що містять у порівняно великих кількостях сірку, з якої утворюються в результаті сірчиста і сірчана кислоти, сполуки фтору, пари ртуті та інші активні шкідливі хімічні сполуки.
Неорганічна пил являє собою частинки, що мають форму пластинок, голочок, круглих лусочок, розміри яких у середньому коливаються від 5 до 200 мкм. До складу неорганічної мінеральної пилу в основному входять кварц, польовий шпат, а також іноді слюда, хлориди і доломіт.
Частинки пилу, що мають гострі грані, можуть бути абразивними, а іноді й гігроскопічні.
Органічна пил являє собою спори рослин, цвілеві гриби, бактерії, частки волокон вовни та бавовни, дрібні залишки комах та рослин. У містах органічний пил містить близько 40% речовин, що складаються з сажі і смол. Особливістю органічного пилу є її здатність при наявності вологи служити гарним живильним середовищем для розвитку цвілі.
Крім пилу в повітрі містяться дим і індустріальні гази. Найдрібніші частинки диму здатні досягати висоти понад 5.000 м і переміщатися на великі відстані. Димові гази індустріальних підприємств містять вуглець, смоли і значний відсоток золи (до 90%). Найбільш шкідливими і поширеними складовими частинами димових газів є сірка та її сполуки (зокрема, сірчистий ангідрид SO 2). У повітрі сірчистий ангідрид окислюється, перетворюючись у сірчаний ангідрид SO 3, який, з'єднуючись з водою, утворює сірчисту кислоту Н 2 S О 3 та сірчану кислоту Н 2 S О 4. Руйнівним впливом характеризуються чадний газ СО, ненасичені вуглеводні (етилен С 2 Н 4, ацетилен С 2 Н 2 і ін), хлор З l 2, сполуки фтору, парів ртуті та інші.
Сонячне випромінювання являє собою електромагнітні хвилі з довжинами 0,2-5 мкм. На ультрафіолетову область (довжина хвилі до 0,4 мкм) припадає 9% енергії, на видиму (довжина хвилі 0,4 - 0,7 мкм) -41% і на інфрачервону область з довжинами волі 0,72 мкм - 50% сонячної енергії. Вплив сонячного випромінювання на виріб полягає в його нагріванні та хімічному розкладанні деяких органічних матеріалів. Найбільше вплив надають ультрафіолетові промені, які володіють високою енергією. Під дією цих променів відбувається поверхневе окислення матеріалів часткове розкладання полімерів, що містять хлор, розщеплення органічних молекул, швидке старіння пластмас, зміна найважливіших органічних компонентів і кольору у деяких типів термореактивних пластмас, утворення кірки на поверхні гуми та її розтріскування.
Атмосферний тиск створюється масою повітря в даному місці. Коливання атмосферного тиску внаслідок зміни погоди ± 7%, а при тропічних бурях перевищують 10%. Ряд виробів за своїм функціональним призначенням може працювати в умовах різко підвищеного і різко зниженого атмосферного тиску, що слід враховувати при проведенні відповідних випробувань. Зміна тиску викликає небезпеку пробоїв повітряних проміжків електричних установок у зв'язку зі зміною діелектричної проникності повітря, може змінювати діаграму спрямованості випромінювання електромагнітних антен, впливає на режим теплообміну вироби, порушує в ряді випадків герметичність виробів і розташування рухомих деталей.
Вище 11 км розташовується так звана стандартна атмосфера, в межах якої температура вважається постійною.
Щільність атмосфери N м характеризується числом молекул, що містяться в 1 см 3 повітря на даній висоті над рівнем моря. Вона пропорційна тиску лежить вище шару. Якщо припустити склад атмосфери однорідним, а температуру постійною, то щільність і тиск будуть рівномірно змінюватися з висотою. При цьому тиск визначається за формулою барометричної
(4)
де p 0 - тиск поблизу поверхні Землі; М - маса грам-молекули газу;
g - прискорення вільного падіння;
h - висота над поверхнею моря;
R = 8,32 Дж / (град • моль) - універсальна газова постійна;
Т - абсолютна температура.
Щільність атмосфери на даній висоті
N м = Р / (k Т), (5)
де k = 1,38 • 10 -23 Дж / град - постійна Больцмана.
Склад повітря і температура змінюються з висотою, що призводить до відхилення розподілу щільності і тиску від значення, що визначається за формулами. При підйомі на перші 1000мм в межах тропосфери тиск зменшується на 133,32 Па на кожні 10м підйому. Подальше збільшення висоти призводить до спаданням тиску приблизно в геометричній прогресії.
Механічні дії і їх характеристики
При експлуатації та транспортування РЕСІ піддаються механічним впливам: вібраційним, ударних і лінійних навантажень, а також звуковому тиску (акустичним шумів). До виробів, призначеним для функціонування в умовах впливу механічних навантажень, висувають вимоги по міцності і стійкості при впливі цих навантажень. До виробів, що не призначені для функціонування в умовах впливу механічних навантажень, висувають вимоги тільки по міцності при дії цих навантажень. Рівні вібраційних впливів показані на малюнку 1.4.
Малюнок 3 - Рівні вібраційних впливів, яким піддаються РЕСІ:
1 - вібрація; 2 - вібрація, порушувана ударом
Вібрація - один з найбільш небезпечних і найбільш часто зустрічаються на практиці видів механічних впливів. В общем случае под вибрацией понимают, колебания самого изделия или каких-либо частей его конструкции. Вибрации приводят к поломкам конструкции, обрывам проводов и кабелей, нарушению герметичности, к механическим напряжениям и деформациям в РЭСИ. Наиболее часто вибрационные нагрузки возникают на самолетах и ракетах.
Механическая прочность, необходимая для нормального функционирования РЭСИ во время и после воздействия на них различных вибрационных нагрузок, должна быть заложена на этапе проектирования изделий. Для этого РЭСИ рассматривают как механические системы и применяют аналитические методы расчета их механических характеристик.
Далее приведен простой пример, когда изделие может быть представлено в виде механической колебательной системы с одной степенью свободы (рисунок 4)
Рисунок 4 — Схема линейного осцилятора с вязким трением:
1—пружина; 2—груз; 3— демпфер; 4 — стол вибростенда
Система состоит из груза массой m , пружины с жесткостью С и демпфера вязкого трения с коэффициентом демпфирования ŋ. Движение массы m от определяется изменением только одной координаты х под действием возбуждающей силы F осн . Уравнение движения системы может быть получено на основе принципа Даламбера, согласно которому в каждый момент времени все силы, действующие на систему, находятся в равновесии, если в их число входит сила инерции. В общем случае дифференциальные уравнения движения любой колебательной механической системы могут быть составлены на основе уравнения Лагранжа в обобщенных координатах. На систему, изображенную на рисунке 4, действуют:
1) возбуждающая сила, приводящая к колебаниям опорного основания (например, стола вибростенда) с частотой со и амплитудой А ;
F осн = Asin (ω t ), (6)
2)сила инерции Т x 2 ( х 2 — ускорение); сила вязкого демпфирования ŋ x 1 ( х 1 —скорость), пропорциональная мгновенной скорости массы и направленная в сторону, противоположную этой скорости;
3)сила упругости пружины С х ( х — координата центра масс груза). Уравнение движения массы m от относительно положения статического
равновесия имеет вид:
m x 2 +ŋ x +С x = A ∙ sin ∙ ωt . (7)
Разделив правую и левую части уравнения (1.3) на m после преобразования получим:
Х 2 +2∙δ о ∙ω о ∙ x + ω 2 о x =ω 2 о ∙ X CT ∙ sin (ω t ) ,(8)
где δ о = ŋ/(2 ) — параметр, пропорциональный коэффициенту демпфирования;
ω= —угловая частота собственных недемпфированных колебаний системы;
Х ст =A/С — удлинение пружины, которое она получила бы под действием статической силы, равной амплитуде Л возбуждающей силы.
Решение уравнения (1.4) может быть представлено в виде суммы свободных и вынужденных колебаний:
(9)
где φ 0 и φ — начальные фазы
(0)
μ — коэффициент динамичности, показывающий, во сколько раз амплитуда вынужденных колебаний при действии возбуждающей силы вида (2) больше статического отклонения пружины;
v = ω / ω 0 - безразмерный параметр, пропорциональный частоте возбуждающей силы.
Из первого слагаемого уравнения (5), представляющего выражение для свободных колебаний системы при наличии демпфирования, видно, что даже при малом значении δ о множитель с течением времени t стремится к нулю и, следовательно, свободные колебания затухают.
Установившиеся вынужденные колебания определяются вторым слагаемым (5). Особенность этих колебаний состоит в том, что их амплитуда зависит не только от параметров системы и возбуждающей силы, но от частоты
со. При v = коэффициент динамичности максимален:
(11)
где Q / — добротность механической колебательной системы, зависящая
от количества энергии, рассеиваемой при вибрации.
Чем выше добротность, тем меньше затухание колебаний и тем острее пик резонансной кривой. Если частота со возбуждающей силы совпадает с собственной частотой со 0 механической системы без трения ( δ 0 =О, v = l ), то происходит резонансное колебание. В этом случае нагрузки на РЭСИ возрастают в несколько раз. При нулевых начальных условиях (в отсутствие трения) уравнение для предельного случая резонансного состояния рассматриваемой системы принимает вид:
X 2=-( ω 0 XcTicosω 0 t )/2 .(12)
Из формулы (8) видно, что амплитуда резонансных колебаний линейно зависит от времени t и частоты ω 0 собственных колебаний. При наличии трения в механической системе резонансный пик будет тем выше, чем большее время изделие находится в резонансном режиме и чем выше собственная частота конструкции.
Время достижения установившейся амплитуды резонансных колебаний реальных изделий измеряется, как правило, долями секунды. Ширина 2∆ f резонансной полосы частот определяется разностью частот f ˝ и f ´ ( f ˝> f ´ ), при которых амплитуда А колебаний уменьшается до 0,7 своего значения при резонанс.
Так як
(13)
где f 0 — резонансная частота, то
(14)
Звідси (15)
Для расчета добротности изделия необходимо после настройки на резонанс измерить амплитуду колебаний, затем уменьшать частоту до тех пор, пока амплитуда колебаний не станет равной 0,7 амплитуды при резонансе. Полученная частота будет соответствовать частоте f ' . Аналогичные действия следует провести, увеличивая частоту до значения f " . Тогда, вычислив 2Δ f по (9) и зная f 0 , можно по (10) найти добротность Q .
Удар. Ускорения, возникающие при резком изменении скорости или направления движения объекта, в котором применяются РЭСИ, вызывают механическое воздействие на них в виде удара. Вследствие удара возникают силы, деформирующие конструктивные элементы изделий и приводящие к образованию в них механических напряжений. Последние могут служить причиной разрушения изделий. Удар, как правило, сопровождается воз буждением затухающих колебаний, т.е. неустановившейся вибрацией на частотах собственных колебаний конструктивных элементов изделий. Уровни разрушающих усилий возрастают, если элементы конструкции резонируют на частотах возмущений, вызванных ударом. Если на РЭСИ действует серия ударов в виде импульсов, следующих один за другим, то возникающую вибрацию называют тряской.
Акустический шум. Особый интерес представляют так называемые баллистические волны, образующиеся от артиллерийских или реактивных снарядов, а также от самолетов, пролетающих через рассматриваемую среду со сверхзвуковой скоростью. Некоторые виды вибрации также сопровождаются выделением энергии звуковой частоты. Это явление принято называть акустическим шумом или акустической вибрацией.
Выделение энергии колебаний звуковой частоты сопровождается механическими колебаниями частиц среды воздуха, которые приводят к изменению давления по сравнению с атмосферным (статическим). Разность между статическим давлением и давлением в данной точке звукового поля называется звуковым давлением. Колебательное движение частиц среды при распространении звуковой волны характеризуется также колебательным смещением их от положения покоя. Скорость распространения звуковых волн в воздухе зависит в основном от температуры среды по закону . При нормальном атмосферном давлении р = 101300 Па и Т = 273 К (0°С) скорость звука равна 331 м/с. С повышением температуры до 290 К она увеличивается до 340 м/с.
На распространение звуковых волн в атмосфере большое влияние оказывают ее неоднородности. При этом скорость звука зависит не только от температуры воздуха, но и от его влажности, а также направления и силы ветра.
Радиационные воздействия их характеристика
Микроэлементы и интегральные микросхемы, находящиеся в зоне воздействия радиоактивных излучений, могут существенно изменять свои параметры и выходить из строя. Это происходит вследствие изменения физических и химических свойств материалов и (или) деградации параметров изделий под действием излучения.
Излучения возникают в результате естественных или искусственных радиоактивных распадов веществ и некоторых физических процессов в космосе. Поскольку радиоактивные излучения, проникая в толщу материала, вызывают в нем ионизацию, то часто они называются ионизирующими.
Радиоактивные излучения подразделяются на корпускулярные и квантовые. Первые представляют собой потоки быстрых элементарных частиц (нейтронов, протонов, ядер атомов химических элементов, бета-, альфа- и других частиц), вторые — электромагнитные ионизирующие излучения (гамма- и рентгеновское).
Нейтронное и гамма-излучения, образующиеся в результате реакций деления, принято называть проникающим излучением.
В процессе взаимодействия с материалами происходит упругое или неупругое рассеяние нейтронов и их энергия постепенно уменьшается, приближаясь к энергии теплового движения атомов и молекул среды, равной примерно 0,025 эВ. Такие нейтроны называют тепловыми. Тепловой нейтрон будет блуждать в веществе до тех пор, пока его не захватит одно из ядер атомов, в результате чего образуется изотоп исходного элемента, а избыток энергии ядра излучается в виде гамма кванта. Этот тип взаимодействия называется радиационным захватом.
Вероятность различного типа взаимодействий нейтронов с ядрами зависит от их энергии, поэтому нейтроны условно разделяются на три группы: быстрые нейтроны с энергией от 500 кэВ до 10 МэВ, промежуточные нейтроны с энергией от 0,5 эВ до 500 кэВ и тепловые нейтроны с энергией менее 0,025 эВ. Для быстрых нейтронов доминирует упругое рассеяние. С увеличением энергии нейтронов до 10 МэВ растет вероятность неупругого рассеяния, которое становится доминирующим при 20 МэВ. Для промежуточных нейтронов наиболее характерным процессом взаимодействия является неупругое рассеяние, а также радиационный захват.
Протонное излучение образуется за счет испускания ядрами атомов протонов в результате бомбардировки их заряженными частицами (нейтронами, гамма-квантами и др.). Длина пробега в веществе протонов с энергией от 1 до 1000 МэВ, зависит в основном от ионизационных потерь, т.е. от физических свойств вещества. В состав космических лучей входят протоны с энергией до 10 18 —10 19 эВ.
Излучение альфа-частиц происходит при распаде тяжелых радиоактивных ядер (урана, тория, радия и т. п.). В отличие от других элементарных частиц альфа-частицы имеют наименьшую длину пробега в материалах, поэтому они практически не воздействуют на МЭ и ИМ, вмонтированные в РЭА, защищенную кожухом, экранами или покрытиями. Длина пробега альфа-частиц в воздухе пропорциональна кубу их скорости.
Излучение бета-частиц обусловлено потоком электронов и позитронов. Проникающая способность бета-излучения во много раз больше, чем альфа- частиц и протонов той же энергии. Источниками бета-частиц являются радиоактивные изотопы. Бета-частицы излучаются при ядерных реакциях и являются составной частью космических излучений. Энергия бета-частиц до стигает несколько миллионов электронвольт. В космическом пространстве (за пределами атмосферы) обнаружены электроны с энергией больше 300 МэВ.
Излучение гамма-квантов относится к квантовому излучению, является одной из форм проявления электромагнитного излучения и представляет собой потоки квантов (фотонов) различной энергии. Электромагнитные волны в определенных диапазонах обладают разными свойствами. Поэтому для характеристики процессов, протекающих при генерировании, распространении и поглощении электромагнитных волн, имеются специальные параметры, относящиеся лишь к одному диапазону и характеризующие специфические особенности этого диапазона. К электромагнитным радиоактивным излучениям принято относить гамма- и рентгеновские излучения. Энергия гамма-квантов соответствует длине волны короче 10 -12 м. К рентгеновскому излучению относят квантовое излучение с длинами волн от 5-10 -9 до 10 -12 м.
Гамма-лучи обладают наибольшей проникающей способностью из всех рассмотренных видов радиоактивного излучения. Степень поглощения гамма-лучей различными веществами тем больше, чем больше их атомный номер. Проникающую способность рентгеновских и гамма-лучей принято характеризовать понятием жесткости. Менее проникающие лучи называют мягкими, а более проникающие - жесткими. Мягкое рентгеновское излучение хорошо поглощается различными материалами, трансформируя при этом свою энергию в тепловую.
Количественное описание радиоактивного излучения выражается физическими единицами, характеризующими радиоактивность. Их условно можно разбить на две группы.
К первой группе относятся физические параметры поля радиоактивных излучений и его воздействия на вещество. К ним относятся: поток и плотность потока частиц (квантов), кинетическая энергия излучения, спектральная плотность потока, поглощенная доза и мощность поглощенной дозы, экспозиционная доза и мощность экспозиционной дозы.
Вторая группа величин служит для оценки количественного содержания радиоактивных веществ в материалах. К этим величинам относятся активность и концентрация радиоактивного изотопа в материалах или в среде. Для из мерения поглощенной дозы радиоактивного излучения применяется специальная единица рад , при которой поглощается энергия, равная ~10 5 Дж в 10~3 кг любого вещества независимо от вида и энергии ионизирующего излучения.
Поглощенная доза излучения будет зависеть от физических характеристик поля излучения и от массы облучаемого материала.
ЛІТЕРАТУРА
1. Глудкін О.П. Методи та пристрої випробування РЕЗ і ЕВС. - М.: Вищ. школа., 2001 - 335 с.
2. Випробування радіоелектронної, електронно-обчислювальної апаратури та випробувальне обладнання / під ред. А. І. Коробова М.: Радіо і зв'язок, 2002 - 272 с.
3. Мліцкій В.Д., Бегларія В.Х., Дубицький Л.Г. Випробування апаратури і засоби вимірювань на вплив зовнішніх чинників. М.: Машиностроение, 2003 – 567 с.
4. Національна система сертифікації Республіки Білорусь. Мн.: Держстандарт, 2007
5. Федоров В., Сергєєв М., Кондрашин А. Контроль і випробування в проектуванні і виробництві радіоелектронних засобів - Техносфера, 2005. - 504с.