20. Анализ экранного затухания.

Тогда экранное затухание:

При малых значениях аргумента тангенса, tg можно заменить самим аргументом.

Распишем волновые сопротивления:

волновое сопротивление экрана	волновое сопротивление диэлектрика для компоненты поля Е
	волновое сопротивление диэлектрика для компоненты поля Н
- абсолютная магнитная проницаемость диэлектрика – проводимость - абсолютная магнитная проницаемость воздуха (вакуума) - радиус экрана

1) Экран электростатический

Сопротивление диэлектрика больше волнового сопротивления экрана.

(вторым слагаемым пренебрегаем)

При слагаемое

При и d экранное затухание А_Э растет.

2) Экран магнитостатический

а) (материал экрана не магнитный)	При С ростом частоты растет. Т.к. возникает (возрастает) явление ЭМ индукции. Все характеристики необходимо увеличивать.
б) материал экрана магнитный	При С ростом частоты растет магнитная проницаемость мю (среда дисперсная).

Шунтирование имеет место только для магнитных материалов. Даже при шунтирование остается и экран работает.

В СВЧ-диапазоне добавляются множители функций Бесселя.

21. Активная виброзащита.

Состоит в активном противодействии оказываемому воздействию.

1 – источник механической нагрузки, 2 - блок РА, 3 - преобразователь механических нагрузок в электрические, 4 - схема сравнения с опорным, 5 - схема управления, 6 - исполнительное устройство (силовое) .

Недостаток – сложное устройство

22. Влагозащита рэс.

Влага оказывает корродирующее действие на РЭУ, ослабляя элементы. Также она может выступать как диэлектрика. Может возникать контактная коррозия.

Наибольшее влияние вода оказывает на электрические свойства диэлектриков.

Тангенс угла потерь=10⁻⁵ может возрасти в 100 и 1000 раз, т.е. увеличиваются потери.

Способы влагозащиты:

• применение изоляционных материалов;

• герметизация (вакуумноплотная защита).

Используют:

1. пропитку – заполнение пор, капилляров, полостей изоляционным материалом (тонкий покрывающий слой)

2. «окунание» в жидкий изоляционный материал (полимеризация. Требования к материалу: низкая водопроницаемость, хорошая адгезия (сцепление) с поверхностями защищаемого узла, хорошие электрические характеристики (диэл. проницаемость и тангенс угла потерь); высокая теплопроводность; химическая инертность; малый температурный коэффициент линейного расширения). Возможна также заливка вместо обволакивания – в этом случае получается более толстый слой.

3. опрессовку (получаем толстый слой 5-15 мм; но недостатками этого способа являются форма, оборудование и усложнение технологического процесса).

23. Защита от ионизирующих воздействий и проникающей радиации.

В условиях воздействия ионизирующего излучения на РЭА функцию защиты от радиации выполняет корпус. Наиболее устойчивыми к воздействию радиации являются металлы. У большинства металлов при этом возрастает предел текучести в 2 - 3 раза, снижается ударная вязкость на 10 - 30 %, повышается удельное сопротивление. Наименьшей радиационной стойкостью обладают электротехнические стали и магнитные материалы, у которых изменяется магнитная проницаемость. Защитный экран может быть выполнен из металлов с высоким кулоновским барьером, например свинца. При этом значительно возрастают масса и габариты изделия.

Ионизационные эффекты связаны с обратимыми изменениями РЧП и зависят от мощности дозы γ-излучения и плотности φ потока протонного и нейтронного излучений. Ионизационные эффекты проявляются в ионизации атомов, увеличении концентрации носителей заряда и испускании квантов вследствие характеристического или тормозного их излучения. Это приводит:

-к снижению электрического сопротивления изоляционных материалов,

-увеличению токов через обратносмещенные p-n-переходы транзисторов и обратных токов диодов,

-уменьшению сопротивлений резисторов,

-увеличению токов утечки конденсаторов

и другим нежелательным последствиям.

Материалы с низкой радиационной стойкостью (РС) — это полупроводники и органические диэлектрики, со средней - неорганические диэлектрики, с высокой — металлы, керамика, ферриты, кварц, слюда.

Для повышения радиоационной стойкости ИМС рекомендуют следующие схемотехнические и конструктивно-технологические меры:

• использование биполярных транзисторов ИМС с «тонкой» базой, имеющих большую граничную частоту усиления, работающих при больших токах и в режиме насыщения;

• автоматическое повышение напряжения питания для устройств на л-МДП ИМС по мере роста получаемой дозы ИИ, компенсирующее рост порогового напряжения;

• обеспечение максимально допустимого (с точки зрения устойчивости работы) коэффициента усиления тракта с учетом возможного его снижения в результате действия ИИ на параметры усиления тока транзисторов;

• использование дифференциальной пары транзисторов в усилительных каскадах для взаимной компенсации последствий от возникновения ионизационных токов;

• уменьшение размеров активных компонентов ИМС;

• применение полупроводникового материала с малым значением ρ_v, а также уменьшение толщины базовой области транзисторов и диодов;

• использование диэлектрической изоляции компонентов ИМС иместо изоляции обратносмещенным р—n-переходом;

• использование МДП-транзисторов со стойкими диэлектриками;

• ограничение применения в ИМС материалов с большим атомным номером (например, золота), активно поглощающих энергию γ-излучения и вызывающих нагрев ИМС.

Все приведенные ранее способы повышения PC реализуются на этапах проектирования схем, конструкций и технологий изготовления элементной базы РЭС, обеспечивая ее потенциально возможный запас.

Реальные же потоковые и дозовые нагрузки ИИ, превышающие допустимые значения, могут быть сняты только путем непосредственной защиты РЭС либо с помощью специальных экранов из поглощающих материалов, либо таким размещением конструкционных элементов и узлов, при котором наиболее стойкие и массивные из них защищают наименее стойкие, т. е. применением общего, теневого и локального экранирования изделий.

Общее экранирование (рис.1, а) обеспечивает самую эффективную защиту РЭС от воздействия всех видов ИИ, однако оно увеличивает массу и габаритные размеры объекта в целом. Этот способ экранирования применяют в условиях неполноты сведений о параметрах, направлениях действия ИИ и данных по PC аппаратуры.

Теневое экранирование (рис.1, б) обеспечивает эффективную защиту аппаратуры объекта от источников ИИ, если известны их параметры и положение, которое не меняется во время эксплуатации.

При локальном экранировании используют средства защиты с минимальными массогабаритными параметрами для повышения PC отдельных устройств РЭС или коллимирования собственных γ-источников (рис. 1, в), используемых, например в системах мягкой посадки космических аппаратов.

Рис. 1. Экранирование от воздействия ИИ: а — общее; б — теневое; в — локальное

При выборе материалов для защиты РЭС от нейтронного излучения следует иметь в виду следующие особенности действия механизмов защиты:

• механизм защиты состоит в поглощении «тепловых» нейтронов, т.е. быстрые нейтроны сначала должны быть замедлены;

• нейтроны с энергией Е„ > 0,5 МэВ рассеиваются на ядрах, испытывая неупругие соударения с выходом нейтронов меньших энергий. При этом ядра переходят в возбужденное состояние и, возвращаясь в основное состояние, испускают (β-частицы или γ-кванты. В результате этих актов быстрые нейтроны замедляются до тепловых и, диффундируя в защитном слое, либо поглощаются им, либо выходят из него;

• под действием нейтронного облучения некоторые материалы защиты активируются и модифицируются, что снижает эффективность защиты.

Чаще всего в качестве замедлителя нейтронов используют тяжелую воду, водородосодержащие полимеры, графит и бор, а в качестве поглотителей холодных и тепловых нейтронов — кадмий и боросодержащие материалы.

Тяжелая вода на основе дейтерия D²₁(D₂O) и трития Т₁³(Т₂О) является хорошим замедлителем нейтронов и защитным материалом от воздействия нейтронного излучения вследствие высокой плотности упаковки атомов водорода.

Полиэтилен и другие водородосодержащие вещества (полистирол, полипропиле - термопластичный полимер С_nН_2n); являются лучшими замедлителями нейтронов, однако они имеют ограниченную термостойкость.

Графит (С) используют как замедлитель и отражатель нейтронов. Он прочен, поддается механической обработке, но при высокой температуре и длительном облучении нейтронами становится хрупким.

Карбид бора хорошо поглощает тепловые нейтроны, однако в результате ядерной реакции образуются литий и гелий, снижающие его коррозионную стойкость и прочность. Дисперсионная смесь карбида бора с графитом ослабляет тепловые нейтроны в 400 раз.

Кадмий (Cd) самый хороший (но и самый дорогой) поглотитель холодных и тепловых нейтронов. Лист кадмия толщиной 1 мм снижает плотность нейтронов в 10⁹ раз. Сплав Cd (5 %) и Рb (95 %) ослабляет нейтроны и γ-излучение и имеет хорошие механические свойства.

Железо (Fe) используют для выполнения защиты от воздействия нейтронов в виде изделий из стали и чугуна (прокат, поковки, дробь), сочетающих в себе конструкционные и защитные свойства.

Свинец (Рb) обладает наиболее высокой эффективностью noдавления γ-излучений из всех имеющихся дешевых материалов,, однако его применение ограничивается низкой температурой плавления (Т_плРЬ = 600 К). Поэтому при более высоких температура применяют очень дорогие вольфрам (W) и тантал (Та).

Бетон является основным материалом для защиты от нейтронного и γ-излучений, если масса и размеры защиты не ограничены. Бетон состоит из наполнителей, связанных между собой цементом, в состав которого входят оксиды кальция, кремния, алюминия, железа и легкие ядра, эффективно поглощающие γ-излучеиие.