Введение к работе
Актуальность темы. Воздействие факторов космического пространства (ФКП) на терморегулирующие покрытия (ТРП) приводит к изменению диффузного отражения (Др) и интегрального коэффициента поглощения солнечного излучения (Да,,), что может вызвать преждевременную деградацию систем пассивного терморегулирования космического летательного аппарата (КЛА). Поэтому в этой области науки существуют две проблемы: разработка и создание ТРП, обладающих высокой радиационной стойкостью, и разработка физических моделей деградации, позволяющих научнообоснованно прогнозировать изменение их оптических свойств в условиях орбитального полёта на конфетных орбитах. Решение этих проблем определяется знаниями физических процессов, происходящих при действии ФКП и механизмов деградации ТРП.
До настоящего времени прогнозирование работоспособности покрытий осуществляли по изменению рабочей харахтеристики-интегрального коэффициента поглощения солнечного излучения о*, который в наземных испытаниях определяется по спектрам диффузного отражения (ря) в солнечном диапазоне ( 0,22 - 2,1 мкм) до и после облучения образцов в форсированных режимах.
Используемые для прогнозирования физико-математические или статистические модели деградации ТРП получены с определённой степенью приближения, в основе своей описывают изменения интегральной характеристики, определяемой суммой полос поглощения, наведённых облучением. Оптимальным было бы решение этой задачи путём изучения кинетики изменения коэффициента поглощения каждого дефекта с последующим
интефированием по всему спектру Солнца. Для этого необходимо разностный спектр диффузного отражения (Дрх) ТРП корректно разложить на индивидуальные полосы.
Цель диссертационной работы: исследование закономерностей изменения полос поглощения собственных точечных дефектов оксида цинка и ТРП на его основе, облучённых протонами, электронами, солнечным электромагнитным излучением (ЭМИ) раздельно и одновременно в условиях, имитирующих космические. Для этого необходимо:
получить спектры Арк после облучения протонами, электронами, ЭМИ раздельно и совместно;
выбрать оптимальный метод разложения интегрального контура на индивидуальные составляющие;
- получить полосы собственных точечных дефектов разложением
интегральной полосы на составляющие;
- провести анализ кинетики изменения интенсивности полос
поглощения собственных дефектов.
Научная новизна При решении поставленных задач получены следующие новые результаты:
1. Кинетические кривые накопления собственных дефектов при раздельном и одновременном облучении электронами, протонами и ЭМИ описываются степенной функцией, зкспонентой или суммой двух экспонент, коэффициенты которых определяются типом дефекта и типом отражающего покрытия.
2. Накопление свободных электронов в зависимости от % изменяется по степенному закону, показатель степени которого для рассматриваемых покрытий меняется в пределах 1,7 - 2,15 в зависимости от типа покрытия , вида и энергии воздействия.
3. Накопление свободных электронов в зависимости от потока ускоренных электронов изменяется по кривой с максимумом,
положение которого зависит от типа ТРП и совпадает со значением потока, соответствующего изменению скорости роста коэффициента поглощения СЦ.
4. Концентрация центров окраски, обусловленных собственными точечными дефектами, с ростом энергии электронов от 10 до 100 кэВ изменяется по кривой с максимумом в диапазоне 10-20 кэВ, определяемым распределением ионизационных потерь энергии в ZnO и зависимостью концентрации дефектов от энергии ускоренных электронов.
5. Совместное действие на ТРП (ZnO+ полиметилсилоксан) электронов, протонов и ЭМИ не аддитивно раздельному воздействию в диапазоне времени 0 - 100 часов с ускоренностью % = 5 для центров окраски в видимой и свободных электронов в инфракрасной (ИК) областях спектра.
Практическая ценность работы заключается в том, что на основании результатов проведённых исследований была разработана методика разложения интегрального контура в диапазоне длин волн 0,3 - 2,2 мкм на индивидуальные составляющие, включающие полосы поглощения собственных точечных дефектов, поглощение свободными электронами и хемосорбированными газами.
Полученные экспериментальные и расчётные результаты могут быть использованы при создании моделей и проведении расчётов прогнозирования оптической деградации терморегулирующих покрытий.
Результаты работы вносят вклад в разработку новых ТРП, так как они способствуют пониманию механизмов деградации под действием факторов космического пространства.
Защищаемые положения:
1. Методика разложения спектров диффузного отражения порошка ZnO и покрытий на его основе на элементарные составляющие в диапазоне длин волн 0,3 - 2,2 мкм.
2. Результаты исследований влияния потока электронов с энергией
30 кэВ и энергии электронов в диапазоне 10 -100 кэВ на накопление
собственных точечных дефектов в ТРП на основе ZnO.
-
Особенности накопления элементарных дефектов в покрытиях на основе 2пО при облучении протонами.
-
Влияние ЭМИ Солнца и одновременного воздействия электронов, протонов и ЭМИ на оптические характеристики порошков ZnO и покрытий на его основе.
Апробация работы , Материалы диссертационной работы были доложены и обсуждены на : Всеросийской научно- технической конференции "Создание защитных и упрочняющих покрытий с использованием концентрированных потоков энергии" (г. Барнаул, 1996 г.), 4-ой Казахстанской конференции по физике твёрдого тела ( г.Караганда, 1996 г.), VI-ом Межнациональном совещании "Радиационная физика твёрдого тела" (г. Севастополь, 1996 г.), Abstracts KORUS" 97 "The 1st Korea- Russia International Symposium on Science and Technology " (Republic of Korea: Ulsan, 1997 ), Fourth Sino - Russian Symposium "Advanced Materials and Processes" (China, Beijing, 1997).
Публикации Результаты диссертации изложены в 8 научных публикациях. Список работ приведён в конце автореферата. Структура и объём диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав и заключения. Она содержит 115 страниц машинописного текста, иллюстрируется 36 рисунками, 8 таблицами. Список цитированной литературы включает 103 наименования работ отечественных и зарубежных авторов.