專利名稱：一種抗總劑量屏蔽裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及航天飛行器抗總劑量屏蔽領(lǐng)域，特別涉及一種抗總劑量屏蔽裝置。
技術(shù)背景
航天器在飛行時，太空環(huán)境中的空間離子會被元器件材料吸收，保存在元器件中， 會導(dǎo)致航天器不能正常工作，嚴(yán)重影響衛(wèi)星的使用壽命和可靠性，這一情況被稱為總劑量。 對元器件進(jìn)行處理以避免這一現(xiàn)象發(fā)生的措施被稱為抗總劑量加固。現(xiàn)有的抗總劑量加固采取的方法一般是在元器件表面貼鉛皮或鉭皮等重金屬材料。在

圖1所示的一個例子中， 要對一位于電路板的器件做抗總劑量加固，現(xiàn)有方法是在所述器件的表面通過綁扎線綁扎鉛皮或鉭皮。在其他的例子中，也可以將鉛皮或鉭皮以粘貼的方式安置在元器件的表面，從而實(shí)現(xiàn)對元器件的保護(hù)。
現(xiàn)有技術(shù)中的這一方法存在著明顯的缺陷由于重金屬材料直接應(yīng)用在元器件表面，在太空環(huán)境中的空間重離子和高能粒子的作用下，這些重金屬材料容易發(fā)生核反應(yīng)而產(chǎn)生次級粒子(即韌致輻射問題)，這可能會造成更為嚴(yán)重的輻射問題，情況嚴(yán)重時可導(dǎo)致衛(wèi)星不能正常工作，嚴(yán)重影響衛(wèi)星使用壽命和可靠性。另外，隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，元器件的體積越來越小，將鉛皮或鉭皮粘貼在元器件表面的難度也越來越大。因此，這一方法已經(jīng)無法滿足現(xiàn)代航天器發(fā)展的需要。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的問題是克服上述現(xiàn)有加固材料存在的韌致輻射問題，從而提供一種能夠解決韌致輻射問題，抗總劑量效果更佳的屏蔽裝置。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種抗總劑量屏蔽裝置，包括用于慢化和屏蔽初級電子的第一低Z層，用于散射電子并吸收二次韌致輻射光子的高Z層，以及用于吸收高 Z材料中產(chǎn)生的光電子和背散射電子并抑制X射線與材料作用產(chǎn)生的二次光電子發(fā)射和電子背散射的第二低Z層，其中，
所述第一低Z層為最外層，該層靠近衛(wèi)星外的太空，所述第二低Z層為最內(nèi)層，該層靠近受屏蔽的元器件；
所述第一低Z層與第二低Z層采用原子序數(shù)小于等于30的元素所形成的材料實(shí)現(xiàn)，所述第一低Z層的厚度在1-3毫米之間，所述第二低Z層的厚度在0. 2-0. 4毫米之間；
所述高Z層采用原子序數(shù)大于或等于50的元素所形成的材料實(shí)現(xiàn)，所述高Z層的厚度在0. 1-0. 3毫米之間。
上述技術(shù)方案中，所述第一低Z層與第二低Z層采用氫、鋰、碳、硼、氮、鋁、硅、銅、 鎳、鈦、鉻、鈷和鐵中的一種，或者它們之間的化合物實(shí)現(xiàn)。
上述技術(shù)方案中，所述高Z層采用鎢、鉭、鋇、鋨、銥、鉬和金中的一種實(shí)現(xiàn)。
采用本發(fā)明克服了由于重金屬材料直接應(yīng)用在元器件表面，在空間重離子和高能粒子等作用下，發(fā)生核反應(yīng)而產(chǎn)生次級粒子(韌致輻射)，可能造成更為嚴(yán)重的輻射問題，使得航天飛行器上的產(chǎn)品抗總劑量能力得到提升，有效地提高了衛(wèi)星壽命和可靠性。可廣泛應(yīng)用于航天飛行器上，特別是地球同步軌道衛(wèi)星，抗總劑量屏蔽效果更佳。
說明書附圖
圖1是現(xiàn)有技術(shù)示意圖2是本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
在對本發(fā)明做詳細(xì)描述前，首先對本發(fā)明中所涉及的概念做相應(yīng)的說明。
高Z 本發(fā)明中所述的高Z是指原子序數(shù)高的元素，具體的說，是指原子序數(shù)> 50 的元素所形成的材料，包括鎢、鉭、鋇、鋨、銥、鉬和金。
低Z 本發(fā)明中所述的低Z是指原子序數(shù)低的元素，具體的說，是指原子序數(shù)< 30 的元素所形成的材料，包括氫、鋰、碳、硼、氮、鋁、硅、銅、鎳、鈦、鉻、鈷和鐵，或者它們之間的化合物(或合金)。
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。
參考圖2，本發(fā)明的抗總劑量屏蔽裝置依次包括第一低Z層，高Z層與第二低Z層， 其中，所述第一低Z層為最外層，該層靠近衛(wèi)星外的太空，所述第二低Z層為最內(nèi)層，該層靠近受屏蔽的元器件。下面對各層的功能與實(shí)現(xiàn)做進(jìn)一步說明。
第一低Z層的作用是利用低Z材料較大的電離阻止本領(lǐng)來慢化和屏蔽初級電子。 該層由低Z材料組成，它在本實(shí)施例中采用了鋁材料，而在其他實(shí)施例中可采用前文中所提到的諸如硅、銅等材料。在實(shí)際應(yīng)用中，第一低Z層可直接利用衛(wèi)星蒙皮、機(jī)殼等航天器中已有的部件實(shí)現(xiàn)。第一低Z層的厚度與所述衛(wèi)星蒙皮、機(jī)殼的厚度有關(guān)，一般在Imm到 3mm之間。為了減輕航天器的總體質(zhì)量，作為一種優(yōu)選實(shí)現(xiàn)方式，采用了本發(fā)明的屏蔽裝置的航天器可減少機(jī)殼或衛(wèi)星蒙皮的厚度，如由3mm減少到1mm，但仍能達(dá)到抗總劑量屏蔽能力較原機(jī)殼有明顯提高的屏蔽效果。
高Z層的作用是利用高Z材料較大的散射截面有效地散射電子，并吸收二次韌致輻射光子。該層由高Z材料組成，在本實(shí)施例中，所述高Z層采用了鉭材料實(shí)現(xiàn)，但在其他實(shí)施例中，也可采用前文中所提到的諸如鎢、鋇、鋨、銥、鉬和金等材料。所述高Z層的厚度在0. 1-0. 3mm之間，優(yōu)選0. 2_。
第二低Z層的作用是吸收高Z材料中產(chǎn)生的光電子和背散射電子，同時可抑制X 射線與材料作用產(chǎn)生的二次光電子發(fā)射和電子背散射。該層由低Z材料組成，在本實(shí)施例中采用了鋁材料，而在其他實(shí)施例中可采用前文中所提到的諸如硅、銅等材料。第二低Z層的厚度一般大于次級光電子的射程，其范圍在0. 2-0. 4mm之間。所述高Z層與第二低Z層的厚度之和一般不超過0. 5mm，經(jīng)過實(shí)驗(yàn)證明，這一厚度會使得屏蔽裝置的質(zhì)量與屏蔽效果間達(dá)到一個較好的平衡。所述第二低Z層與所述第一低Z層所選用的具體材料可以不一致， 如第一低Z層采用鋁材料，而第二低Z層采用銅材料。
上述各個屏蔽層之間可采用高分子聚合物作為粘合劑進(jìn)行粘合，所述高分子聚合物如聚氨酯、聚乙烯、環(huán)氧樹脂、聚酰亞胺等。
本發(fā)明所采取的方式是多種材料利用原子序數(shù)不同，對空間高能粒子，特別是高能電子利用互補(bǔ)吸收的機(jī)理，抗總劑量屏蔽裝置在整機(jī)(儀器)級實(shí)施，為了實(shí)現(xiàn)不同屏蔽層之間的粘合，采用以儀器機(jī)殼(一般為Al)為基體，以高分子聚合物為粘合劑(如聚氨酯、聚乙烯、環(huán)氧樹脂、聚酰亞胺等)，以金屬(或非金屬)粒子為填料的抗總劑量屏蔽裝置。 同時高分子材料本身對質(zhì)子等重離子也具有良好的輻射屏蔽性能。將高Z和低Z涂層涂敷于儀器機(jī)殼上，可在減少機(jī)殼厚度(由3mm減少到Imm)的前提下，達(dá)到抗總劑量屏蔽能力較原機(jī)殼有明顯提高的屏蔽效果，有效地提高了衛(wèi)星可靠性。可廣泛應(yīng)用于航天飛行器上， 特別是地球同步軌道衛(wèi)星，抗總劑量屏蔽效果更佳。
權(quán)利要求
1.一種抗總劑量屏蔽裝置，其特征在于，包括用于慢化和屏蔽初級電子的第一低Z層， 用于散射電子并吸收二次韌致輻射光子的高Z層，以及用于吸收高Z材料中產(chǎn)生的光電子和背散射電子并抑制X射線與材料作用產(chǎn)生的二次光電子發(fā)射和電子背散射的第二低Z 層，其中，所述第一低Z層為最外層，該層靠近衛(wèi)星外的太空，所述第二低Z層為最內(nèi)層，該層靠近受屏蔽的元器件；所述第一低ζ層與第二低Z層采用原子序數(shù)小于等于30的元素所形成的材料實(shí)現(xiàn)，所述第一低Z層的厚度在1-3毫米之間，所述第二低Z層的厚度在0. 2-0. 4毫米之間；所述高Z層采用原子序數(shù)大于或等于50的元素所形成的材料實(shí)現(xiàn)，所述高Z層的厚度在0. 1-0. 3毫米之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抗總劑量屏蔽裝置，其特征在于，所述第一低Z層與第二低 Z層采用氫、鋰、碳、硼、氮、鋁、硅、銅、鎳、鈦、鉻、鈷和鐵中的一種，或者它們之間的化合物實(shí)現(xiàn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抗總劑量屏蔽裝置，其特征在于，所述高Z層采用鎢、鉭、鋇、 鋨、銥、鉬和金中的一種實(shí)現(xiàn)。
全文摘要
本發(fā)明提出一種抗總劑量屏蔽裝置，包括用于慢化和屏蔽初級電子的第一低Z層，用于散射電子并吸收二次韌致輻射光子的高Z層，以及用于吸收高Z材料中產(chǎn)生的光電子和背散射電子并抑制X射線與材料作用產(chǎn)生的二次光電子發(fā)射和電子背散射的第二低Z層，其中，第一低Z層為最外層，該層靠近衛(wèi)星外的太空，所述第二低Z層為最內(nèi)層，該層靠近受屏蔽的元器件；第一低Z層與第二低Z層采用原子序數(shù)小于等于30的元素所形成的材料實(shí)現(xiàn)，第一低Z層的厚度在1-3毫米之間，第二低Z層的厚度在0.2-0.4毫米之間；高Z層采用原子序數(shù)大于或等于50的元素所形成的材料實(shí)現(xiàn)，高Z層的厚度在0.1-0.3毫米之間。
文檔編號B64G1/54GK102490913SQ20111036241
公開日2012年6月13日 申請日期2011年11月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月15日
發(fā)明者信太林, 李強(qiáng), 沈嶸康, 韋錫峰 申請人:上海衛(wèi)星工程研究所