Тема 6. Метрологическое обеспечение электрических, радиационных и электромагнитных испытаний

Таблица 9. Характеристики источников протонов высокой энергии

Таблица 8. Характеристики источников электронов высокой энергии

Таблица 7. Основные типы ускорителей и их характеристики

Тип ускорителя	Ускоряемые частицы	Вид орбиты	Магнитное поле во времени	Частота ускоряющего поля	Ускорение	Средний ток ускоренных частиц, А	Макси-мальная энергия, МэВ
Высоко-вольтные ускорители	Любые частицы	Прямо-линейный	-	-	непрерывное	10-3
Электронный линейный ускоритель	Электроны	Прямо-линейный	-	постоянная	импульсное	10-3	5х104
Протонный линейный ускоритель	Протоны	Прямо-линейный	-	постоянная	импульсное	10-6	103
Циклотрон	Протоны, тяжелые частицы	Спиральная	Постоянное	постоянная	импульсное	10-3
Изохронный циклотрон	Протоны, тяжелые частицы	Спиральная	Постоянное	постоянная	импульсное	10-3	102
Бетатрон	Электроны	Круговая	Нарастающее	-	импульсное	10-6
Микротрон	Электроны	Спиральная	Постоянное	постоянная	импульсное	10-3
Синхро-циклотрон	Протоны, тяжелые частицы	Спиральная	Постоянное	Модулиро-ванная	импульсное	10-6	103
Синхротрон (слабая фокусировка)	Электроны	Круговая	Нарастающее	Постоянная	импульсное	10-7	103
Синхрофазо-трон (слабая фокусировка)	Протоны	Круговая	Нарастающее	Нарастающая	импульсное	10-7	104
Ускорители с сильной фокусировкой	Протоны	Круговая	Нарастающее	Нарастающая, затем постоянная	импульсное	10-7	106
Ускорители с сильной фокусировкой	Электроны	Круговая	Нарастающее	Постоянная	импульсное	10-7	104

Источник энергии	Энергия, МэВ	Диапазон тока в пучке, А
Генератор Ван-де-Граафа	1-6
Генератор в г.Сакле, Франция		-
Бетатрон	6-30	(выведенный из камеры)
Ускоритель фирмы «Дженерал Электрик», США		-
Линейный ускоритель	3-25
Ускоритель Массчусетского технологического института, США		-
Микротрон	0-50
Ускоритель университетского колледжа, Великобритания: Модель 1 Модель 2	5,5	-
Ускоритель управления военно-морских исследований, США	3,8

Особенностью испытаний и исследований материалов и изделий электронной техники на воздействие заряженных частиц (электронов и протонов) является необходимость дистанционных измерений электрофизических параметров материалов и изделий при облучении, за исключением некоторых испытаний на воздействие электронов с энергией 3-6 МэВ, при которых активация материалов не происходит.

Пучки электронов и протонов должны удовлетворять следующим основным требованиям:

- пучок должен быть выведен из камеры в воздух (за исключением пучка протонов с энергией ниже 30 МэВ, который выводится в вакуумную камеру с вакуумным шлюзом и со съемным фланцем, обеспечивающим возможность облучения изделий и измерение их параметров при облучении, не нарушая вакуум в ускорительной камере);

- пучок должен иметь достаточно большие размеры (не менее 5-10 см по диаметру) и хорошую равномерность по сечению, при этом плотность потоков (в пучке), как правило, не должна превышать (2-5) 10с^-1 см^-2 для электронов и (1-5) 10с^-1 см^-2 для протонов (чтобы ограничить радиационный нагрев изделий).

Источник энергии	Энергия, МэВ	Диапазон тока в пучке, А
Генератор Ван-де-Граафа	1-6	0-100
Ускоритель института атомной энергии, США	3,8
Ускоритель Калифорнийского университета, США (1)
Ускоритель Калифорнийского университета, США (2)	31,5	0,37
Ускоритель Калифорнийского университета, США (3)
Линейный ускоритель протонов		0-1
Ускоритель в г. Харуэлл, Великобритания (1)
Ускоритель в г. Харуэлл, Великобритания (2)
Циклоторон	6-30	0-100
Ускоритель Окриджской национальной лаборатории, США		-
Ускоритель Бермингемского университета		40-70
Синхроциклотрон	100-800	0-1
Ускоритель ЦЕНР, Швейцария		0,3

Следует отметить, что условия облучения при испытаниях материалов и изделий электронной техники на воздействие моноэнергетических пучков электронов и протонов существенно отличаются от радиационной обстановки в космических условиях, где протоны и электроны имеют сложный энергетический характер.

Принято оценивать уровень воздействия моноэнергетических электронов и протонов на материалы и изделия по экспозиционной дозе облучения (по NaI) с учетом поправок на собственную защиту (корпус) изделия и на соответствие повреждающей способности моноэнергетических частиц и частиц, имеющих сложный энергетический спектр в условиях космоса.

Метрологическое обеспечение работ – комплекс мероприятий по установлению и применению научных и организационных основ, технических средств, правил и норм, необходимых для достижения единства измерений, требуемых точности, полноты, своевременности, оперативности измерения и достоверности контроля параметров и технических характеристик. Нормативные документы по обеспечению единства измерений – государственные стандарты, применяемые в установленном порядке международные (региональные) стандарты, правила, положения, инструкции и рекомендации.

Метрологическое обеспечение работ распадается на два аспекта:

- метрологическое обеспечение экспертизы технической документации, включая программы и методики испытаний, акты и протоколы с результатами испытаний

- метрологическое обеспечение на этапе подготовки испытательного оборудование и измерительной аппаратуры к проведению конкретного вида испытаний.

Основной целью метрологической экспертизы технической документации является контроль обеспечения выполнения требований, предъявляемых к содержанию всех видов измерительной информации в технической документации.

Метрологическая экспертиза (МЭ) технической документации (ТД) реализует поставленные задачи в рамках действующей в государстве законодательной и нормативно-технической базы, а также в системе метрологического обеспечения сложившейся на предприятии с учетом некоторых особенностей конструкторской и технологической документации путем последовательного решения ряда задач.

Одной из основных задач МЭ ТД является определение оптимальной номенклатуры измеряемых параметров и установление оптимальной точности их измерения с целью обеспечения эффективности и достоверности контроля, качества и взаимозаменяемости. Номенклатуру измеряемых параметров и норм точности определяют два наиболее важных показателя: достоверность контроля и его трудоемкость. При проведении МЭ ТД необходимо тщательно проанализировать номенклатуру измеряемых параметров, установить связи между ними, а также определить параметры, которые можно не измерять, ограничиваясь их индикацией, или вообще не контролировать.

Обоснованность установленных норм точности должна быть выявлена в первую очередь в том случае, когда контроль затруднен или требует применения сложных дорогостоящих средств измерения и (или) операторов высокой квалификации.

Не менее важной задачей МЭ ТД является установление полноты и правильности требований к средствам (в том числе и к средствам единичного изготовления) и методикам выполнения измерений (МВИ). Средства и МВИ должны назначаться с учетом погрешностей, возникающих при измерениях. При этом их погрешность должна составлять определимую часть допускаемой погрешности измерений, установленную отраслевым стандартом или стандартом предприятия.

Следующей важной задачей МЭ является оценка обеспечения конструкцией изделия и алгоритмом внутреннего опроса при контроле и функционировании изделия возможности контроля необходимых параметров в процессе изготовления, испытаний и эксплуатации.

Параметры, обеспечивающие контроль условий выполнения требований техники безопасности при проведении работ должны быть обеспечены методами и средствами измерений. Необходимо проверить наличие и правильность указаний по проведению измерений для обеспечения безопасности труда.