Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1 Обзор литературы по исследованиям процессов газовыделения и конденсации летучих веществ
1.1. Основы кинетики и динамики поверхностных явлений 5
1.2. Моделирование процессов газовыделения и конденсации ЛВ 18
1.3. Лабораторные и натурные исследования материалов космического назначения 29
ГЛАВА 2 Моделирование влияния температурного режима на процесс газовыделения пкм в вакууме 42
2.1.Математическая модель газовыделения 43
2.2. Математическая модель конденсации летучих продуктов, образован ных при газовыделении полимерными композиционными материалами 56
2.3.Экспериментальные исследования кинетики газовыделения при различных значениях температуры материала 66
Выводы по второй главе 81
ГЛАВА 3 Моделирование влияния уф излучения на процесс газовыделения ПКМ 84
3.1.Математическая модель влияния УФ излучения на процесс газовыделения ПКМ 86
3.2. Экспериментальные исследования влияния ультрафиолетовогоизлучения на кинетику газовыделения 99
Выводы по третьей главе 106
ГЛАВА 4 Моделирование влияния электроного излучения на процесс газовыделения ПКМ 107
4.1. Расчёт интегральных характеристик взаимодействия электронного излучения с ПКМ 109
4.2. Математическая модель влияния электронного излучения на газовыделение ПКМ . 124
4.3. Экспериментальные исследования влияния электронного излучения на газовыделение ПКМ. 130
Выводы по четвертой главе 142
Заключение 143
Литература 146
- Моделирование процессов газовыделения и конденсации ЛВ
- Математическая модель конденсации летучих продуктов, образован ных при газовыделении полимерными композиционными материалами
- Экспериментальные исследования влияния ультрафиолетовогоизлучения на кинетику газовыделения
- Математическая модель влияния электронного излучения на газовыделение ПКМ
Введение к работе
Полимерные композиционные материалы (ПКМ) обладают комплексом свойств, позволяющим использовать их в качестве внешних покрытий различных космических аппаратов (КА). При этом, газовыделение этих материалов в условиях эксплуатации является одним из основных источников летучих веществ, способных конденсироваться на чувствительных к загрязнениям поверхностях бортовой аппаратуры, таких как поверхности оптических систем управления, элементов солнечных батарей и т.д. Это обстоятельство, в свою очередь, является одним из факторов, потенциально ограничивающих работоспособность и срок службы КА. С дальнейшим увеличением сроков активного существования космического аппарата создание прогностических моделей газовыделения материалами покрытий и загрязнения чувствительных поверхностей продуктами собственной атмосферы КА становится всё более актуальной задачей [1-6].
В общем случае, газовыделение полимерными композиционными материалами в вакууме складывается из следующих основных процессов:
десорбции летучих веществ, адсорбированных на поверхности ПКМ или образовавшихся на нём при воздействии внешних факторов;
диффузии и десорбции летучих веществ, абсорбированных ПКМ или образованных в нём в результате термической деструкции, воздействия электромагнитного или ионизирующего излучения;
испарения (сублимации) полимерного композиционного материала в вакууме, вызванного воздействием внешних факторов.
Поскольку энергия связи молекул полимерных материалов может быть сравнимой или меньше, чем энергия некоторых квантов электромагнитного излучения, то их воздействие, как и воздействие ионизирующих излучений, на эти материалы может усилить эффект сублимации в вакууме.
Таким образом, газовыделение материалами покрытий КА - это результат нескольких процессов, происходящих в полимерных композиционных материалах и на их поверхностях, как реакция на внешнее воздействие.
С увеличением длительности полетов КА и их конструкционной сложности появляется необходимость развития инженерных моделей современного уровня, описывающих процессы газовыделения материалами покрытий и конденсации образовавшихся летучих веществ на отдельных поверхностях космического аппарата. При постоянном улучшении качества знания о физико-химических процессах, происходящих на границе материал-вакуум под воздействием факторов КП, основными направлениями исследований являются [1-Ю]:
идентификация источников загрязнения;
изучение их кинетики газовыделения;
исследование конденсации продуктов газовыделения;
анализ снижения эксплуатационных характеристик большинства приборов, чувствительных к загрязнению.
При выборе процессов, определяющих исследуемые явления, необходимо идентифицировать компоненты летучих веществ (ЛВ), участвующие в них, и оценить уровни воздействия факторов космического пространства (ФКП) на орбите, на которой предполагается эксплуатация данного материала. Так, например, на некоторых околоземных орбитах можно пренебречь влиянием на процесс газовыделения электронного и протонного излучения по сравнению с влиянием ультрафиолетового излучения (УФ), воздействующего на материал - источник ЛВ, а на геостационарной орбите их влияние становится определяющим. Для понимания макроскопических особенностей воздействия ФКП на газовыделение полимерными композиционными материалами в вакууме необходимо отдельно исследовать влияние на этот процесс температуры материала - источника летучих веществ, воздействия на него УФ и ионизирующего излучения космического пространства.
Моделирование процессов газовыделения и конденсации ЛВ
Рассмотрим некоторые типы математических моделей, которые использовались или используются до настоящего времени при исследовании процессов газовыделения и конденсации образовавшихся Л В. Основными направлениями исследований при постоянном улучшении качества знания физического процесса являются: идентификация источника загрязнения; изучение их кинетики газовыделения; анализ снижения эксплуатационных характеристик большинства приборов, чувствительных к загрязнению; обоснование прогностической модели путем создания базы данных по исходным данным [39]. Исследования загрязнения чувствительных поверхностей состоит из трех этапов: а) оценка параметров кинетики газовыделения; б) моделирование загрязнения; в) изучение влияния загрязнения. Оценка параметров кинетики. Чтобы оценить параметры кинетики [40] для определённого материала, были сделаны три допущения. Авторы модели предполагают, что явление газовыделения - реакция первого порядка [41], т.е. для каждой компоненты поток газовыделения пропорционален ве личине компоненты, остающейся в материале в момент времени tx. где кі - константа реакции; //,- потенциально возможная масса гашения; W-выделившаяся в газообразном виде масса в момент времени /,; / - число компонент. Второе предположение - константа реакции описывается уравнением Аррениуса: где А, - фактор частоты; Е- энергия активации; И - универсальная газовая постоянная; Т - температура газящей поверхности. И, последнее, эта сложная задача может быть упрощена рассмотрением «семейств» молекул. В данной модели рассматриваются три семейства молекул в соответствии с их уменьшающейся летучестью: растворители, категория со средним молекулярным весом и более тяжелые компоненты. Интегрирование уравнений. (1.40) приводит к следующему уравнению: Поэтому, должны быть определены девять кинетических параметров, по три для каждого семейства: (//,, Д,()і=і:з данные для программы моделирования. Другой метод - многошаговые температурные испытания, когда температура образца повышается от 25С до 125С с шагом 25С каждые 24 часа. Непрерывные измерения потери массы проводились при использовании вакуумных весов (Sartorius). Для каждой экспериментальной кривой газовыде-ния подвешенного стандартного образца должны быть применены поправки на основании принципа Архимеда. Тем не менее, кривые могут пересекаться, и остается неопределенность первой массы гажения. После чего применяется математическая подгонка, чтобы смоделировать их, как сумму трех экспоненциальных кривых в соответствии с тремя семействами продуктов газовыделения.
Для моделирования кривых газовыделения было выбрано несколько методов. Первый - итерационный, он состоит в расчёте (д,Д,()ііШ из математической обработки по двум плавающим точкам. В предположении, что три экспоненциальные кривые разделены, можно зафиксировать интервал такой, что //, є [и,шп;м)ПМ] и Ete[Elmn;Eirn ] для каждой пары величин (//„ДА, рассчитывается из уравнений (1-3). Тогда, сумма Wtgt = /(0 восстанавливается, и получаются результаты с минимальными отклонениями между экспериментальными и моделированными кривыми. Итерация повторяется с указанными выше значениями интервалов. Два других более быстрых метода были разработаны параллельно с использованием алгоритмов метода наименьших квадратов (МНК). Они более точны, чем упомянутый первый, т.к. в них учитывается линейное изменение температуры со временем. Один из этих методов состоит в моделировании экспоненциальных кривых поодиночке, начиная с третьей. Предполагается, что они могут быть разделены. Временные ограничения определяются, как шші и «.и; Для каждой кривой. При фиксированном //3 вычисляются Еу и Аъ. W3 = /(0 вычисляется из Wtot =/(0. Далее вычисления повторяются с фиксированными JU2 и ftl9 чтобы получить Аг,Ег,А Ехг Затем WM-f(t) наносится на график и сохраняются только результаты с более малыми отклонениями от МНК. Этот метод позволяет получить первичную оценку кинетических параметров, которые могут быть детализированы итерационным методом. Другой МНК основывается на модели, приведенной ниже: Начало и конец экспериментальных температурных кривых нелинейны. Для расчётов рассматривается только линейный участок кривой. После, объединяя (1.31) и (1.29), уравнение (1.30) преобразуется: щество этого метода в том, что кривая гажения обрабатывается целиком. Итерационный метод даёт вполне удовлетворительные результаты, но время расчётов очень долгое. Трудна задача разделения экспонент. Действительно, может происходить перекрытие кривых по мере того, как семейства продуктов газовыделения могут давать вклад в различные экспоненциальные функции. В целом, кинетические параметры газовыделения очень сложны для оценки, в частности, потенциально выделяемая масса продуктов газовыделения. Она может варьироваться из-за многих условий: полимеризации, внутренних свойств, старения, хранения и т.п. материала и сильно зависит от первых измерений испытания. Действительно, в момент запуска откачной системы может произойти потеря информации. Другая проблема - решением уравнений может быть несколько наборов кинетических параметров. Чтобы избежать этого, число неизвестных параметров должно быть ограничено. Изменяя температурный режим можно получить одно решение: он мог бы быть более продолжительным, чтобы сделать асимптоты видимыми, a ft приемлемым.
Но это требует слишком много времени, поэтому нереально. Поэтому, для определения энергии активации выбирают масс спектрометрию, как наиболее подходящий метод. Анализ GC/MS. Чтобы точно идентифицировать компоненты газовыделения их анализируют с помощью GC/MS режима методом прямого сбора. Образцы помещают предварительно в тепловой десорбер и нагревают до 150 С в течение 10 мин. Газовые пробы улавливают при температуре жидкого азота и передавают в капиллярную колонну GC газового хроматографа HP 5890. Спектр масс каждого из хроматографических пиков анализируют для определения химической идентичности выделенной компоненты. MS анализ. Цель MS анализа - выделить величину энергии активации для одной компоненты, связанной с конкретной молекулярной массой. Кривая газовыделения тогда может быть смоделирована экспоненциальными функциями, как энергиями. Есть два типа испытаний, при которых можно получить Е. Для изотермических случаев уравнение может быть записано в виде Для многоступенчатого случая должен быть рассмотрен коэффициент ускорения на пересечении различных температурных интервалов, поэтому: Тем не менее, расчет Е из изотермических испытаний требует затрат времени, т.к. необходимы три эксперимента: два и один для проверки. Многошаговый эксперимент более интересен при условии, что находится та же самая величина Е при каждом шаге для данной молекулярной массы. Однако, основное неудобство метода MS - это необходимость калибровать спектрометр по чистым продуктам, соответствующим компонентам газовыделения. НЛРА. В последнее время многие исследователи применяют методы нелинейного регрессионного анализа (НЛРА) для обработки результатов экспериментальных данных. Этот факт подтверждается количеством статей об использовании нелинейного регрессионного анализа (во всех его разновидностях - PC A, PLS) [42-44] в хемометрических журналах. НЛРА предос тавляет реальную возможность прогнозировать поведение сложной физико-химической системы в условиях, сильно отличающихся от условий, наблюдаемых в эксперименте, поскольку такой анализ позволяет применять сложные содержательные модели для описания данных и экстраполяции. Линейная модель представляется уравнением
Математическая модель конденсации летучих продуктов, образован ных при газовыделении полимерными композиционными материалами
Необходимость в разработке математической модели конденсации летучих продуктов, образованных при газовыделении полимерными композиционными материалами, была связана со следующими причинами. Во-первых, с интерпретацией экспериментальных результатов, полученных при лабораторных и натурных исследованиях, во-вторых, с оптимизацией числа наблюдаемых летучих продуктов но их способности конденсироваться на интересующей поверхности при соответствующих внешних условиях (температура поверхности, энергия и состав падающего молекулярного пучка и т.д.). Основные идеи и результаты моделирования конденсации летучих продуктов образованных при газовыделении ПКМ изложены в работах [131,132]. При проведении натурных или лабораторных исследований кинетики газовыделения полимерных композиционных материалов обычно имеют дело с суммарным потоком образовавшихся летучих продуктов, который равен где /-",(/) - зависимость потока газовыделения /-й компоненты через единицу поверхности границы материал-вакуум от времени / определяется из выражения (2.6); /, - число компонентов газовыделения. Для исследования кинетики газовыделения материалов в вакууме на практике используются кварцевые микровесы - измерительное авто генераторное устройство, предназначенное для преобразования изменения массы, присоединенной к поверхности кварцевого пьезорезонатора, в приращение выходной частоты автогенератора. Таким образом, за процессом газовыделения наблюдают посредством конденсации летучих веществ. Массу ЛВ /-го типа в образце материала в любой момент времени / можно выразить через ее функцию концентрации С, (х,() а начальный потенциал газовыделения ЛВ /-го типа образца равен где S - площадь поверхности образца материала - источника летучих веществ. Функция потери массы образцом материала-источника ЛВ /-го типа
Скорость изменения массы летучего вещества /-го типа в образце материала и часть этой массы MC!{t), осевшая на элементе поверхности конденсации к моменту времени /, связаны между собой следующей системой уравнений: где kti - эффективный коэффициент ремиссии с поверхности конденсации летучего вещества /-го типа; Ха - скорость химических реакций с участием /-го компонента на поверхности конденсации; acs - геометрический коэффициент, зависящий от взаимного расположения источника ЛВ и элемента поверхности конденсации. Первый член в правой части уравнения (2.14) - это скорость поступления массы летучего вещества /-го типа на элемент поверхности конденсации, а второй - это скорость ее уменьшения за счет ремиссии ЛВ с этой поверхно их способности конденсироваться на интересующей поверхности при соответствующих внешних условиях (температура поверхности, энергия и состав падающего молекулярного пучка и т.д.). Основные идеи и результаты моделирования конденсации летучих продуктов образованных при газовыделении ПКМ изложены в работах [131,132]. При проведении натурных или лабораторных исследований кинетики газовыделения полимерных композиционных материалов обычно имеют дело с суммарным потоком образовавшихся летучих продуктов, который равен где /-",(/) - зависимость потока газовыделения /-й компоненты через единицу поверхности границы материал-вакуум от времени / определяется из выражения (2.6); /, - число компонентов газовыделения. Для исследования кинетики газовыделения материалов в вакууме на практике используются кварцевые микровесы - измерительное авто генераторное устройство, предназначенное для преобразования изменения массы, присоединенной к поверхности кварцевого пьезорезонатора, в приращение выходной частоты автогенератора.
Таким образом, за процессом газовыделения наблюдают посредством конденсации сти. Очевидно, что со временем не только толщина осажденного слоя летучих веществ, но и его состав на рассматриваемой поверхности может меняться за счет химических реакций с участием /-го компонента. Следовательно, эффективный коэффициент ремиссии ка в таких случаях является функцией от времени. Обычно, при лабораторных исследованиях газовыделения и конденсации, когда состав ЛВ за время наблюдений меняется не существенно, этим можно пренебречь и kti считать константой после осаждения нескольких молекулярных слоев. Если известна начальная масса летучего вещества
Экспериментальные исследования влияния ультрафиолетовогоизлучения на кинетику газовыделения
Для исследования влияния УФ излучения на кинетику газовыделения образец материала закреплялся на столике экспериментальной установки и подвергался воздействию ультрафиолетового излучения. На рисунке 33 представлена принципиальная схема установки «Весы», на которой проводились жспериментальные исследования по воздействию ультрафиолетового излучения на кинетику газовыделения при различных температурах образцов материалов. В качестве источников ультрафиолетового излучения были использована дсйтериевая ДДС-30 лампа, спектральная плотность которого приведена на рисунке 34 и ксеноновая (1=147,0 нм) лампа. Источник УФ излучения располагался непосредственно в вакуумной камере таким образом, что обеспечивал равномерное воздействие на всю поверхность образца материала-источника летучих веществ. Расстояние от центра столика с образцом материала до ДПМ было сохранено такое же, какое оно было при выполнении экспериментальных работ, результаты которых приведены в предыдущей главе. Как и ранее, перед началом экспериментальных работ были проведены исследования влияния температуры столика и отраженного от него УФ излучения на показания ДПМ, На рис, 35 представлены графики изменения частоты колебаний чувствительного элемента ДПМ в зависимости от времени при различных значениях температуры столика, на котором устанавливаются образцы исследуемых материалов с включенным и выключенным источником ультрафиолетового излучения, Проведение эксперимента («холостого») без образца материала необходимо для определения и учета влияния переиспарения продуктов газовыделения с конструкционных элементов установки на кинетику осаждения ЛВ на чувствительной поверхности датчика потери масс. /, включается, а в /2 выключается источник УФ излучения. С /3 температура столика увеличивается до значения Те « 70 С в течение 10 минут и поддерживается до i6 при этом в /4 включается, ав /5 выключается источник УФ излучения. С момента времени /в температура столика увеличивается в течение 10 минут до Тс « 125 С и далее это значение поддерживается до /,, при этом в (7 включается, ав/, выключается источник УФ излучения. В /, подогрев столика отключается и в течение 2 часов он остывает до Тс « 20 С и при этом в /]() включается, а в tu выключается источник УФ излучения, а разогрев столика Тс 125 С подключается в /,,)
Анализ результатов «холостого» эксперимента позволил в дальнейшем, при более детальном исследовании влияния УФ излучения на кинетику газовыделения полимерными композиционными материалами, учесть вклад в измерения «фоновых» явлений. «прозрачного», «полупрозрачного» и «непрозрачного» материалов, соответственно, с включеннием и выключеннием источника УФ излучения. Кривые кинетики газовыделения, полученные при различных температурах образцов материалов-источников ЛВ, позволяют оценить коэффициенты увеличения скорости газовыделения при воздействии ультрафиолетового излучения постоянной интенсивности. На левых графиках рис.40 отображены квазилинейные отрезки экспериментальных кривых, полученных при термовакуумном воздействии на образец материала при постоянной температуре. На правых графиках - результаты, полученные при воздействии ультрафиолетового излучения и той же температуре. Из этих графиков видно, что с включением источника УФ излучения, к термической деструкции материала добавляется деструкция, вызванная воздействием ультрафиолетового излучения. Это приводит к увеличению скорости газовыделения образцом материала и, как следствие, скорости конденсации ЛВ на чувствительной поверхности ДТТМ. Тангенсы углов наклона рассмотренных выше квазилинейных отрезков кривых кинетики газовыделения материалов в первом приближении можно использовать в качестве оценки коэффициентов ускорешюсти газовыделения (отношения скорости газовыделекия при совместном воздействии температуры и УФ излучения к скорости газовыделения при термовакуумном воздействии) при соответствующих температурах. Анализ графиков (рис.40) показывает, что при температурах образцов 70, 100, 125С воздействие УФ излучения увеличивает скорость газовыделения в 7.8, 22,4 и 19.7 раз соответственно. Увеличение скорости газовыделения за счет воздействия ультрафиолетового излучения при Ю0С больше, чем при 125С, что объясняется усилением конкуренции между термической деструкцией материала и деструкцией, вызванной воздействием ультрафиолетового излучения во втором случае. Результаты аналогичных экспериментов проведенных при других интен-сивностях воздействующего ультрафиолетового излучения показали, что скорость газовыделения изменяется не прямо пропорционально интенсивности излучения. Но если интенсивность источника УФ излучения составляет порядка 1-3 солнечных эквивалентов в этой области спектра электромагнитного излучения, то для предварительной оценки результатов лабораторных испытаниях эту зависимость можно считать линейной. ЭКОМ-1 - ZnO: Акриловый сополимер = 5.5 : 1; плотность 2.3 г/см11. При облучении полиметилметакрилата (ПМА) ультрафиолетовым излучением в вакууме основными ЛВ (легко конденсируемыми продуктами) являются формальдегид, метанол и метилформиат, образующиеся с квантовыми выходами 0.02, 0.0019 и 0.008 соответственно [143, 144]. Кроме того, в результате фотодеструкции образуются ПМА СО, СН4 и Н2. Исследования фотодеструкции ПМА в вакууме показали, что происходит как разрыв цепи, так и сшивание макромолекул [145, 146].
При анализе и обработке результатов экспериментов были использованы квантовые выходы летучих продуктов ПМА по данным масе-спектрометрии, полученным в ходе проведенных исследований так и заимствованные результаты из работы [147]. Выводы по третьей главе 1. В третьей главе представлены математические модели, описывающие процессы газовыделения и конденсации образовавшихся летучих веществ при воздействии на полимерные композиционные материалы ультрафиолетового излучения. 2. Результаты численного анализа и экспериментальных исследований влияния ультрафиолетового излучения на кинетику газовыделения показали существенность вклада в исследуемый процесс всех учитываемых в моделях физико-химических явлений. Полученные результаты подтвердили правильность предположений о том, что УФ излучение влияет не только на газовыделение, но и на конденсацию Л В. 3. Результаты экспериментов, проведенных с образцами различных полимерных композиционных материалов, подтвердили предположения о зависимости скорости газовыделения исследуемых материалов от их температуры и линейного коэффициента поглощения УФ излучения. 4. Анализ результатов показал, что увеличение скорости газовыделения за счет воздействия УФ излучения растет с повышением температуры материала от 20 до 100С, а ближе к 125С уменьшается, хотя скорость газовыделения продолжает расти. Это связано с тем, что для исследуемого класса материалов при температуре близкой к 125С термическая деструкция составляет существенную конкуренцию фотодеструкции, вызванной воздействием ультрафиолетового излучения.
Математическая модель влияния электронного излучения на газовыделение ПКМ
Для математического описания влияния электронного излучения на физико-химические процессы, происходящие как внутри материала, так и на его поверхности, были использованы основные предпосылки модели газовы деления, представленной во второй главе. На изменение концентрации C„(x,t) и-й компоненты газовыделения в материале, нанесённом на герметичную подложку, при воздействии электронного излучения, по сравнению с термонакуумным воздействием, добавляется изменение C„(.v,/) за счёт радиа ционно - стимулированной деструкции материала. Поэтому, эта модель построена на основе тех же предположений, что и модель газовыделения во второй главе, но с учётом радиационно - стимулированных процессов, происходящих при воздействии электронного излучения на ПКМ. Аналогично математическим моделям, представленным в предыдущих главах и подробно рассмотренных в работах [139-142], изменение концентрации /-ой компоненты ЛВ (компоненты, которая не может быть образована за счёг разложения других компонентов) в материале при воздействии электронного излучения можно описать дифференциальным уравнением: удовлетворяющим начальным и граничным условиям: где a;? - параметр влияния электронного излучения на приповерхностные процессы с участием ЛВ / -го типа, мкм-с 1; x\ad - скорость химических реакций в материале с участием 1-й компоненты при воздействии электронного излучения; а „ - весовой коэффициент радиационно-стимулированной деструкции Л В /-го типа по /и-му каналу; S-JUx,t) - функция источника ЛВ і-го типа, обусловленная воздействием электронного излучения на материал. Результаты расчётов поглощённой дозы электронного излучения космического пространства в материалах покрытий К А показали, что в качестве функции, аппроксимирующей её распределение по глубине материала, можно подобрать экспоненциальную функцию или функцию, состоящую из суммы двух экспоненциальных функций, которую, обычно, можно представить в следующем виде параметры, зависящие от состава исследуемого материала и спектра электронного излучения; araJ0 ,a„d,- эффективные коэффициенты линейного ослабления дозо-вых нагрузок от низкоэнергетической и высокоэнергетической частей спектра электронного излучения космического пространства, соответственно. Влияния электронного излучения на концентрацию ЛВ в материале при различных значениях параметров модели демонстрируется на рис. 48.
При одинаковых значениях параметров Д kt р , araJot artlJl и температуры материала Т графики 48, а и 48, б представляют собой закономерности изменения концентрации ЛВ в материале для случаев, когда Л,п=0; Д, =0; R = \ (тепловое воздействие) и Л(0=0.01, Ал =0.002; R \ (тепловое воздействие совмещено с воздействие электронного излучения), соответственно. Из этих графиков видно, что во втором случае концентрация ЛВ в материале со временем становится заметно больше, чем в первом. Это обусловлено радиаци-онно-стимулированным образованием ЛВ в материале. Функция на графике 48, г представляет собой распределение концентрации летучего вещества, генерируемого в материале электронным излучением, в случае, когда в необ-лучённом материале ЛВ не было (Л = о), а на графике 48, в показан возможный случай, когда облучение приводит к уменьшению концентрации летучего вещества. На рис. 49 представлены зависимости функций потери массы исследуемым материалом 8M(t) и скорости газовыделения dF(t)ldt с единицы поверхности материала-источника ЛВ при воздействии на него электронного излучения при разных значениях параметра R=\ (а), Я=0 (б) и совпадении других параметров модели (D=0.001, =0.01, /? =10 , arad0 =0.1, aradx =0.01, 48=0.01, Afl =0.002). В первом случае скорость газовыделения максимальна в начальные моменты времени, а во втором скорость газовыделения растёт от нуля до максимального значения.
Влияние величины коэффициента ремиссии ка на кинетику конденсации летучих веществ при термовакуумном воздействии показано на графике 50, а. При больших значениях параметра kci после первоначального роста, за счёт большой скорости газовыделения, осевшая на единице поверхности масса летучего вещества достигает своего максимума и начинает уменьшаться. На графиках 50, б этого рисунка представлены отклики функций потери массы SMn(t) материала-источника ЛВ, Ма - массы, осевшей на единице площади поверхности конденсации, и скорости газовыделения dF(t)Uit на скачкообразное изменение параметров модели в связи с отключением воздействия электронного излучения с момента времени t0 - 24 часа. Воздействие электронного излучения приводит к увеличению концентрации летучих веществ в приповерхностном слое за счёт радиолиза материала и, как следствие, к увеличению потери его массы Ши. Это результат конкурирующих процессов: с одной стороны - увеличение скоростей химических реакций и деструкции ЛВ, с другой - радиолиз материала, активизация десорбции и диффузии летучих веществ. Аналогичное поведение функции SM it) наблюдается в экспериментах по исследованию кинетики газовыделения полимерных композиционных материалов при отключении воздействия на них УФ излучения с момента времени t0. После определения из (4.24) - (4.26) функции концентрации ( -го компонента газовыделения в приповерхностном слое C,(h-o,t), зависимость его потока через единицу поверхности границы материал-вакуум от времени /, можно представить выражением Далее, в математической модели аналогичным образом, как и в случае воздействия УФ излучения, были составлены уравнения для тех компонентов газовыделения С{(х,1), которые могут быть образованы при разложении только /-ых компонентов и т.д. Выражения для функций С,(л ,0, полученные при решении задачи (4.24) - (4.26) с весовыми множителями a t могут являться членами функции источника в уравнениях, описывающих изменения концентрации j -ой компоненты газовыделения, образование которой возможно при термодеструкции или радиолизе соответствующей /-ой компоненты. Весовые множители cr/ j, определяются из выражения
