СПОСОБ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИНИЦИИРОВАНИЯ ПРОЦЕССА САМОРАСПРОСТРАНЯЮЩЕГОСЯ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОГО СИНТЕЗА
METHOD TO INITIATE PROCESS OF SELF-PROPAGATING HIGH-TEMPERATURE SYNTHESIS

Изобретение относится к области химии, в частности к способу самоликвидации радиоэлектронного информационного устройства (РИУ) от несанкционированного доступа к нему, основанному на использовании процесса самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС).
Использование СВС, известного в качестве материалообразующего технологического процесса горения, для защиты информации, содержащейся в радиоэлектронных блоках (устройствах) с микросхемными платами, от несанкционированного доступа к ней является нетрадиционным направлением.
При информационном поиске не было обнаружено наиболее близкого аналога (прототипа).
Задача, на решение которой направлено изобретение, заключается в разработке надежного способа защиты радиоэлектронного информационного устройства путем его разрушения в случае несанкционированного доступа к нему.
Технический результат от использования изобретения заключается в обеспечении надежности защиты путем самоликвидации высокой энергией, выделяемой при СВС и автономности процесса.
Указанная задача решается, а технический результат достигается способом самоликвидации радиоэлектронного информационного устройства (РИУ), включающим размещение РИУ внутри воспламеняющейся шихты, расположенной в перфорированном кожухе реактора и размещение вокруг воспламеняющейся шихты в реакторе емкостей с фтористым окислителем, при несанкционированном вскрытии реактора осуществление одновременной разгерметизации по крайней мере одной из емкостей с фтористым окислителем и подачи фтористого окислителя к воспламеняющейся шихте для инициирования процесса самораспространяющегося высокотемпературного синтеза в режиме горения в реакторе, причем общее количество фтористого окислителя во всех емкостях равно:
m≥n·0,01 M,
где m - общее количество фтористого окислителя во всех емкостях, г.;
n - количество емкостей с фтористым окислителем, шт.;
М - масса воспламеняющейся шихты, г.
В частном случае, для обеспечения подачи фтористого окислителя к шихте при несанкционированном вскрытии реактора, емкости с фтористым окислителем скрепляют между собой и с внутренними стенками перфорированного кожуха реактора. Это дополнительно повышает надежность защиты.
Существенность отличительных признаков обусловлена тем, что размещение шихты внутри реактора и емкостей с фтористым окислителем вокруг шихты в реакторе обеспечивает в случае разгерметизации (при несанкционированном вскрытии) реакцию СВС, выделяющую энергию, достаточную для гарантированного уничтожения микросхемной платы.
При этом инициирование процесса происходит без использования внешнего источника инициирования. Автономность процесса повышает надежность защиты, так как в любом даже неохраняемом месте нахождения электронного устройства обеспечивается реакция СВС в случае несанкционированного вскрытия реактора (корпуса) устройства.
Продолжение подачи ФО до полного его расходования из всех емкостей обеспечивает сгорание защищаемого устройства за счет дополнительного тепловыделения и горения не только шихты, но также продуктов синтеза, и элементов устройства, в том числе, самой микросхемой платы (частности, горение стеклотекстолитовых пластин при подаче на нее ФО происходит при температуре предварительного нагревания ее до температуры ~400°С). Это предотвращает также возможность воспроизведения электронной схемы по фрагментам, так как образующаяся при горении газовая фаза выбрасывает продукты горения в окружающую среду через разгерметизированное в реакторе отверстие.
Ограничение нижнего предела ФО в каждой емкости массой 0,01 от массы шихты, обуславливает возможность надежного инициирования СВС при использовании в реакторе различных типов шихты, в том числе трудновоспламеняемых. Этому способствует также отсутствие требований по чистоте продуктов синтеза при использовании СВС по различным нетрадиционным направлениям. Максимальное общее количество ФО зависит от конструктивных особенностей защищаемого устройства и может быть равным, или даже превышать массу шихты в реакторе.
Анализ опубликованных источников информации подтвердил неизвестность заявленной совокупности существенных признаков и их патентоспособность.
Способ осуществления инициирования процесса СВС заключается в подаче ФО к шихте, размещенной в реакторе, при вскрытии реактора, когда одновременно с вскрытием реактора обеспечивают разгерметизацию, по крайней мере, одной из емкостей с ФО, размещенных вокруг шихты в реакторе. Подачу ФО к шихте осуществляют до расходования ФО из всех емкостей, общее исходное количество которого во всех емкостях определяется соотношением:
m≥n·0,01 М,
где
m - исходное общее количество ФО во всех емкостях, г.;
n - количество емкостей с фтористым окислителем, шт.;
М - масса шихты, г.
Указанный способ может реализоваться как процесс самоликвидации микросхемой платы при попытке несанкционированного доступа к ней при условии размещения ее в реакторе (корпусе защищаемого электронного информационного устройства).
Это подтверждено следующими примерами:
Пример 1
2
3
3
Осуществляют инициирование процесса СВС с использованием шихты в количестве 18,6 г из смеси трехокиси железа (FeО) и бора в соотношении 82/12 и трифторида брома (BrF) массой 15,3 г.
Шихту размещают в реакторе внутри перфорированного кожуха габаритами 40×40×10 мм. Там же в шихте размещают микросхемную электронную плату на основе стеклотекстолитовой подложки.
Герметичные емкости с ФО общей массой 15,3 г размещают вокруг шихты со стороны верхнего и нижнего ее торцев и со стороны боковых сторон.
Соотношение массы шихты к массе ФО составило ~1,2. Емкости скрепляют между собой посредством приклейки их эпоксидным составом и дополнительно фиксируют друг относительно друга приклейкой их к наружной поверхности перфорированного кожуха. Наружные поверхности емкостей с ФО скрепляют (приклеивают эпоксидным клеем) к внутренней поверхности реактора (корпуса защищаемого электронного информационного устройства). На верхнем торце реактора предварительно засверливают отверстие диаметром 5 мм и герметизируют реактор путем заклеивания этого отверстия фольгой (при помощи эпоксидного клея). Осуществляют подачу ФО к шихте путем пробития приклеенной фольги и емкости с ФО штоком диаметром 4 мм. После инициирования процесса СВС подачу ФО к шихте продолжают из разгерметизированной емкости самотеком, а также путем выплескивания на шихту и продукты синтеза из других емкостей (до расходования всего ФО) за счет разрушения их воздействием давления и температуры, развивающихся в корпусе при горении. Результаты термодинамического расчета показали, что при вышеуказанном соотношении массы ФО к массе шихты температура горения (ФО + шихта + продукты синтеза) увеличивается на 40% по сравнению с реакцией без ФО. В результате осуществлено выгорание и выброс образовавшейся газовой фазой в окружающую среду практически всего содержимого реактора (масса остатков продуктов горения и микросхемой платы составила менее 2% от исходной, при этом остатки стеклотекстолитовой платы сохранились в виде отдельных волокон массой 0,1 г).
Пример 2
Осуществляют инициирование процесса СВС в режиме горения с использованием различных типов шихты массой 1 г (что является достаточным для продолжения процесса СВС) и трифторида брома массой 0,001-0,01 г.
В условиях проведения опыта предполагается, что корпус и емкость с ФО разгерметизированы, и подачу ФО к шихте, размещенной на поддоне, осуществляют шпателем, выполненным в виде «ложечки» и смоченным трифторидом брома. Результаты испытаний приведены в таблице 1.
Таблица 1
Инициирование реакции горения шихты импульсной подачей ФО (BrF<sub>3</sub>)
№ опыта
Шихта
Масса ФО m, г
Отношение m/М
Результат инициирования
Состав, %
Масса М, г
1
Ti-86,0, B-14,0
1,0
0,001
0,001
Да
2
1,0
0,01
0,01
Да
3.
Ti-75,6, B-14,4, C-
1,0
0,001
0,001
Да
4.
12,0
1,0
0,01
0,01
Да
5
Al-7,4, Zr-16,2
1,0
0,001
0,001
Нет
6
Со<sub>3</sub>O<sub>4</sub>-46,4, Со-30,0
1,0
0,01
0,01
Да
По результатам данных испытаний установлен нижний предел по массе ФО, равный 1% от массы шихты (опыты 5, 6).
Учитывая то, что температура горения при инициировании СВС определяется соотношением реагентов, то при использовании в защищаемом устройстве большей массы (М) шихты, для достижения температуры горения, аналогичной Примеру 2, минимальное количество ФО (m=0,01М) относится к ФО, размещенному в каждой емкости, так как инициирование процесса СВС должно быть осуществлено даже при разгерметизации одной емкости. Общая масса ФО определяется соотношением: m≥0,01 М·n, где n - количество емкостей с ФО.
Пример 3.
3
В условиях примера 2 осуществляют инициирование процесса СВС с размещением шихты массой 0,5 г из смеси титана и бора на стеклотекстолитовой плате и на пластинке из эпоксидного состава с использованием в качестве ФО (0,6 г) газообразного трифторида хлора (ClF), размещенного в микроемкости и подаваемого к шихте через капиллярный патрубок. После воспламенения шихты продолжают подачу ФО на образцы до полного израсходования его из микроемкости. При этом продолжение подачи трифторида хлора на образцы (стеклотекстолитовую плату и пластинку из эпоксидного состава) обеспечило горение их в струе ФО (без инициирования СВС - процесса горения образцов не происходило).
Таким образом, результаты испытаний подтвердили эффективность предлагаемого процесса.
Изобретение может быть использовано для обеспечения защиты информационных радиоэлектронных устройств от несанкционированного извлечения хранимой в них информации.
Источники информации
1. А.Мержанов. Передовая СВС-керамика: сегодня, завтра и завтра утром. В кн. «Процессы горения и синтез материалов». Российская академия наук. Институт структурной макрокинетики и материаловедения, Черноголовка, изд. ИСМАН, 1998, с.10-40.
2. А.Г.Мержанов, И.П.Боровинская, В.К.Прокудина и др. Технология карбидов титана в кн. Процессы горения в химической технологии и металлургии. Черноголовка, 1975, с.136-141.
3. Патент RU №1826451, 1992 г.