|
| |
|
Слаботочка Книги 1-5. ТРЕБОВАНИЯ К РАДИАЦИОННОЙ СТОЙКОСТИ Широкое использование атомной энергии в мирных целях и все возрастающее применение радиоэлектронной аппаратуры в ядерных реакторах, ускорителях заряжен-Р1ЫХ частиц, космических кораблях и спутниках выдвинули проблему защиты аппаратуры и ее элементов от ядерных излучений. В литературе [Л. 4 и 5] имеются лишь разрозненные сведения по результатам отдельных наблюдений за влиянием излучения на основные электротехнические материалы изделий. В частности, установлено, что разрушение изделий при радиации зависит от проникающей способности излучения или силы в-оричного эффекта первоначальной бомбардировки заряженных частиц большой энергии. Для изделий, состоящих в основном из изоляционных и проводниковых материалов (металлов), наиболее вредны гамма-излучение, потоки протонов и быстрых нейтронов, обладающие высокой энергией и большой проникающей способностью. Экранировка изделий от этих излучений весьма затруднительна. Менее мощные заряженные частицы (например, электроны) сравнительно легко поддаются экранировке, так как могут поглощаться некоторыми материалами. Часто на изделия действует целый комплекс излучений. Например, излучение реактора и космического пространства. Обычно предполагают, что степень разрушения изделий зависит от общей поглощенной дозы облучения, определение которой (с учетом каждого типа излучения) представляет пока сложную задачу. В приближенных расчетах сила излучения ядерного реактора оценивается потоком быстрых нейтронов, интенсивность которого выражается количеством нейтронов, действующих на квадратный сантиметр площади в секунду. Таким образом, общая доза поглощения будет зависеть от интенсивности и времени нейтронного облучения изделия. Согласно требованиям департаментов армии, военно-морского флота и воздушных сил США [Л. 4] детали бортовой радиоэлектронной аппаратуры должны оставаться работоспособными при облучении потоком быстрых нейтронов интенсивностью 10° н/см сек в течение 1 ООО ч. Оценкой дозы облучения, по рекомендации 7-го Меж-~38 8айе{:рстрировано К $ , Я f дународного конгресса по радиологии (1953 г.), может также служить количество ядерной энергии, поглощенной массой. В этом случае в качестве единицы принимается радиан (рад), который определяется как поглощение 100 эрг энергии 1 г вещества (материала). Радиационная стойкость изделий в основном определяется материалами, из которых оно изготовлено. По данным [Л. 4], металлы и сплавы разрушаются незначительно и только при больших дозах облучения они могут кратковременно изменять свои механические свойства (вязкость, сопротивление), практически не изменяя свои электрические характеристики. Также сравнительно мало изменяют механические и электрические свойства керамические материалы. Более чувствительны к радиации кварц и стекло, которые при длительном облучении большой интенсивности могут утрачивать многие электрические, механические и оптические свойства. Наиболее уязвимыми материалами считаются пластмассы. Многие из них при облучении деформируются и становятся хрупкими. Механическое разрушение большинства пластмасс происходит при дозах примерно W-10 рад. При этих же дозах приходят в негодность почти все синтетические резины (теряют пластичность, становятся хрупкими). Натуральные резины более стойкие. Они разрушаются при облучениях, превышающих 10-109 рад. При температурах выше 150-200° С металлы и керамика более стойки к облучению. 1-6. ТРЕБОВАНИЯ К НАДЕЖНОСТИ, ДОЛГОВЕЧНОСТИ И СОХРАННОСТИ Для современных сложных радиоэлектронных систем, где одновременно действуют десятки и сотни тысяч радиоэлементов, надежность каждого элемента должна быть очень высокая. В связи с этим надежность стала важнейшей характеристикой каждого изделия и комплектующего элемента. В общем случае под термином надежность понимается свойство изделия выполнять свои функции в заданных условиях эксплуатации в течение определенного времени. Надежность изделия должна обеспечивагься на всех этапах его разработки, производства и эксплуатации. 18 в процессе конструирования образца закладывается определенная теоретическая (расчетная) надежность, которая гарантируется заводом-изготовителем. На надежность разъемов влияют следующие факторы: контактные, изоляционные и корпусные материалы, схема и типоразмеры конструкции в целом и ее отдельных узлов и элементов, окружающая среда и условия эксплуатации, точность расчета электрических и тепловых режимов работы изделий и, в частности, допустимого перегрева контактов с учетом токовых нагрузок и окружающей температуры, технология при изготовлении, качество изготовления и внешнего оформления, удобство эксплуатации. При опытном и серийном производстве надежность выпускаемых изделий в основном достигается: систематическим контролем и проверкой сортности первичных материалов, идущих на изготовление изделий (пресспо-рошка, контактных материалов, уплотнителей, материа-лов, идущих на детали крепежа, на антикоррозийные и другие покрытия и пр.); точным соблюдением технологических процессов производства; пооперационным контролем качества на различных этапах производства; образцовым содержанием станочного и другого оборудования, культурой и высокой организацией всего производства; выходным контролем качества изделий. К эксплуатационным факторам, влияющим на надежность, в первую очередь следует отнести: загрузку изделий и их режимы работы, воздействие окружающей среды, время наработки изделий (степень естественного износа), квалификацию обслуживающего персонала. Надежность подразделяется на эксплуатационную, полученную в результате обработки материала по отказам изделий в аппаратуре, и экспериментальную, определяемую по данным испытаний на надежность. Основными количественными показателями надежности являются: вероятность исправной работы изделий в течение определенного промежутка времени P{t) и интенсивность отказов Kit) на заданное время наработки. Вороятность исправной работы, определяемая по результатам испытаний или путем наблюдений за работой в аппаратуре группы однотипных изделий в течение определенного времени (чаще всего 1 ООО ч), может быть вычислена по формуле 2 19 1 2 3 4 [5] 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 |