Ослабление потоков электронов радиационных поясов Земли защитными экранами на основе композита W-Cu

Для снижения дозовых нагрузок на электронную компонентную базу космических аппаратов от потоков электронов и протонов радиационных поясов Земли применяются экраны локальной радиационной защиты. Такие экраны изготовляют на основе материалов с большим порядковым номером и высокой плотностью (вольфрам, тантал, композит W-Cu и др.), а затем интегрируют в металлокерамические корпуса электронных компонентов с недостаточным уровнем радиационной стойкости. Методом Монте-Карло рассмотрены способы снижения уровня поглощенной дозы кристаллами активных элементов с помощью экранов радиационной защиты на основе композита W-Cu в гибридных металлических корпусах при воздействии электронов круговой орбиты с углом наклонения 30° и высотой 8000 км. Спектры электронов при максимуме и минимуме солнечной активности были получены с помощью программы OMERE 5.3. Установлено, что увеличение массовой толщины основания и крышки корпусов экранами до значения 1,67 г/см2 позволяет снизить дозовую нагрузку в 3,5–3,7 раза при минимуме и 3,9–4,1 раза при максимуме солнечной активности. А оптимизация защиты путем опускания верхнего слоя композита W-Cu к основанию до высоты 1,2 мм уменьшает значение поглощенной дозы в 6,8–9,3 раза при минимуме и 7,6–10,7 раза при максимуме солнечной активности.

радиационный экран, композит W-Cu, электроны, метод Монте-Карло

1. Новые материалы локальной радиационной защиты / Г. Ефремов [и др.] // Физика и химия обработки материалов. – 2003. – № 1. – С. 34–37

2. Заболотный, В. Т. Оптимальные составы для локальной защиты бортовой электроники от космической радиации / В. Т. Заболотный, Е. Е. Старостин, А. В. Кочетков // Физика и химия обработки материалов. – 2008. – № 5. – С. 15–18.

3. Специализированные радиационно-защитные корпуса для изделий микроэлектроники / Н. А. Василенков [и др.] // Технологии в электронной промышленности. – 2015. – № 4.– С. 85–88.

4. Effectiveness of IС shielded packages against space radiation / J. P. Spratt [et al.] // IEEE Trans. Nucl. Sci. – 1997. – Vol. 44, № 6. – P. 2018–2025.https://doi.org/10.1109/23.658984

5. Shielding considerations for satellite microelectronics / W. S. Fan [et al.] // IEEE Trans. Nucl. Sci. – 1996. – Vol. 43, № 6. – P. 2790–2796. https://doi.org/10.1109/23.556868

6. Экраны локальной радиационной защиты изделий микроэлектронной техники / Ю. В. Богатырев [и др.] // Вопр. атом. науки и техники. Сер. Физика радиац. воздействия на радиоэлектрон. аппаратуру. – 2014. – Вып. 4. – С. 53–56.

7. Белоусов, Е. Л. Конструирование блоков бортовой авиационной аппаратуры связи / Е. Л. Белоусов, М. Н. Ушкар. – Н. Новгород: НГТУ, 2005. – 237 с.

8. Чумаков, А. И. Действие космической радиации на интегральные схемы / А. И. Чумаков. – М.: Радио и связь, 2004. – 320 с.

9. Geant4 [Electronic resource] // Geant4 Collaboration. – Mode of access: http://geant4.web.cern.ch/. – Date of access: 20.09.2019.

10. OMERE 5.3. [Electronic resource] // TRAD Tests & Radiations. – Mode of access: https://www.trad.fr/en/space/ omere-software/. – Date of access: 15.11.2019.

11. Баранов, В. Ф. Дозиметрия электронного излучения / В. Ф. Баранов. – М.: Атомиздат, 1974. – 232 с.