РАДИАЦИОННО-ЗАЩИТНОЕ ПОКРЫТИЕ
RADIATION PROTECTIVE COATING

Изобретение относится к области радиационной защиты.
В качестве радиационной защиты используется, как правило, экран из тяжелых металлов, в том числе лантаноидов, которые обладают рядом специфических свойств, обеспечивающих эффективность и долговечность защиты. В случае агрессивности среды по отношению к металлам применяются их соединения.
При необходимости прозрачной к свету защиты радиационной (защита оптических, фотоэлектрических приборов, экраны визуального наблюдения) применяются различные виды стекол на основе тяжелых металлов (Колтун М.М. Селективные оптические преобразователи солнечной энергии. - М.: "Наука", 1979, стр.79-104). Например, для защиты кремниевых фотоэлектрических преобразователей используется стекло ОСТ 3-3677-77. Стекло на объекте закрепляется силиконовым каучуком ТУ 38-103-1291-72, отверждаемым катализатором ТУ 6-02-805-78.
Недостатком защитных стекол является сложность, а в ряде случаев и невозможность покрытия стеклом неплоских поверхностей произвольной конфигурации, а также сложность закрепления стекла на объекте, обуславливающая необходимость ручного труда.
2
Известно акрилатное полимерное покрытие, содержащее свинец (патент США №4129524, МКИ G21F 1/10, 1978), получаемое при взаимодействии смеси мономеров и органических кислот с окисью свинца до ее растворения и полимеризации в блоке полученной смеси.
Недостатком данного покрытия является, также как и у стекол, невозможность нанесения на поверхность произвольного профиля без предварительной обработки или формовки, а также недостаточное пропускание света в области максимально эффективной работы кремниевых фотопреобразователей (700-800 нм).
Целью изобретения является расширение ассортимента средств радиационной защиты.
Цель изобретения достигается путем использования в качестве радиационной защиты высокомолекулярного лантаноидсодержащего соединения, например винилового сополимера, содержащего фрагменты вида
где Ln - лантаноид, R - H, алкил или арил.
Нанесение покрытия осуществляется путем погружения защищаемого объекта в ванну с раствором лантаноидсодержащего высокомолекулярного соединения или напыления раствора распыляющим устройством, с последующим испарением растворителя.
Пример использования.
Раствор защитного высокомолекулярного соединения был приготовлен путем реакции раствора 1 г сополимера бутилметакрилата (70% мольных) с акриловой кислотой (30% мольных) в 100 мл диметилформамида с 0,2 г триацетилацетоната европия, растворенными в 20 мл диметилформамида.
8 кремниевых фотоэлектрических преобразователей для солнечных батарей космических аппаратов были залиты в чашке Петри полученным раствором. Растворитель упарили при температуре 60-80°С и интенсивной вентиляции в течение 3 часов (до полного высыхания пленки).
Таким образом, фотоэлементы были покрыты пленкой сополимера толщиной 0,015 мм (толщина измерена компаратором ИЗА-2 с точностью до 0,001 мм). Фотоэлементы были подвергнуты облучению протонами с энергией 1 МЭВ.
Кроме фотоэлементов с покрытием облучению были подвергнуты 4 фотоэлемента без покрытия, в качестве контрольных. Эффективность защиты определялась по падению электрических характеристик фотоэлементов. Дозы облучения соответствовали условиям работы фотоэлементов солнечных батарей в радиационных поясах Земли. Результаты испытаний сведены в нижеприведенную таблицу.
Таблица
Результаты измерений электрических характеристик кремниевых фотоэлектрических преобразователей для солнечных батарей с полимерным радиационно-защитным покрытием толщиной 0,015 мм до и после облучения протонами с энергией 1 МЭВ
До нанесения покрытия
До облучения
После облучения
П
наличие покрытия
<img file="00000002.tif" he="7" wi="9" img-content="undefined" img-format="tif" /> мв
<img file="00000003.tif" he="7" wi="7" img-content="undefined" img-format="tif" /> ма
<img file="00000004.tif" he="7" wi="8" img-content="undefined" img-format="tif" /> ма
<img file="00000005.tif" he="7" wi="9" img-content="undefined" img-format="tif" /> мв
<img file="00000006.tif" he="7" wi="7" img-content="undefined" img-format="tif" /> ма
<img file="00000007.tif" he="7" wi="8" img-content="undefined" img-format="tif" /> ма
Доза облуч. <img file="00000008.tif" he="10" wi="13" img-content="undefined" img-format="tif" />
U<sub>xx</sub>, мв
I<sub>кз</sub>, ма
I<sub>0,4</sub>, ма
1
+
525
15,8
13,2
520
18,0
13,8
10<sup>12</sup>
520
17,0
13,5
2
+
525
15,7
12,5
525
18,0
13,8
-"-
525
17,2
13,8
3
-
525
15,8
12,6
520
15,5
11,2
-"-
420
8,4
4,0
4
+
525
15,8
12,8
515
18
13,7
10<sup>13</sup>
515
17,0
13,4
5
+
523
15,8
13,2
515
17,5
13,7
-"-
495
16,6
11,6
6
-
525
15,8
12,6
520
15,5
12,3
-"-
355
3,0
-
7
+
525
15,4
12,6
520
18,0
14,0
10<sup>13</sup>
515
16,6
13,4
8
+
525
15,6
13,0
520
18,0
14,0
-"-
510
17,4
13,5
9
-
525
15,6
12,8
517
45,5
12,5
-"-
310
2,0
-
10
+
520
15,0
12,2
520
17,0
13,4
10<sup>11</sup>
520
16,0
13,0
11
+
520
15,6
12,7
525
18
13,4
-"-
520
17,0
13,4
12
-
520
15,3
12,2
512
15,0
12,0
-"-
350
3,0
-
где U<sub>xx </sub>- напряжение холостого хода,
I<sub>кз</sub> - ток короткого замыкания,
Т<sub>0,4</sub> - ток с некоторой нагрузкой, имитирующей рабочий режим.
Из таблицы видно, что пленка защитного покрытия толщиной 0,015 мм обеспечивает практически полную сохранность фотоэлектрических преобразователей при всех режимах работы в радиационных поясах Земли.
Контрольные же образцы при тех же дозах облучения выходят из строя.
Таким образом, двухслойные покрытия на фотопреобразователях, состоящих из стекла и прикрепляющего его клея, требующие нанесения на фотопреобразователь вручную и не защищающие преобразователи с торцов, можно заменить однослойным, наносимым механически (распыляющим устройством или окунанием в ванну), защищающим преобразователи со всех сторон, где требуется, без снижения эффективности защиты и без увеличения ее веса в объема.
Кроме того, полимерное радиационно-защитное покрытие допускает свободное изменение состава, и в частности, процента лантаноида в составе, структуры полимерной основы, вида лантаноида, толщины защитного слоя. Все эти изменения могут быть произведены в широких пределах, независимо друг от друга и с изменением технологии нанесения покрытия или даже вовсе без такового.
Способ нанесения покрытия - нанесение распыляющим устройством или погружением в ванну с полимерным раствором и последующее высушивание - предоставляет все возможности для широкой механизации и автоматизации процесса.
Процесс изготовления полимерной основы и реагентов - ацетилацетоната лантаноида - требует намного меньше энергетических затрат, чем варка лантаноидсодержащих стекол, и менее требователен к точности соблюдения технологии.