Teknik PCB - Kesan radiasi nuklear pada komposit matriks PTFE Rogers

Dalam aplikasi ruang angkasa, peranti gelombang mikro dan antena terkena radiasi nuklear, jadi perlahan radiasi bahan PTFE yang digunakan di tempat ini sangat penting.

Kesan pada ciri-ciri mekanik

Material Rogers RT/Duroid adalah bahan komposit berdasarkan PTFE (polytetrafluoroethylene). Komposisinya juga termasuk serat mikrokaca dan penuh keramik. Secara relatif, PTFE adalah yang paling rentan terhadap kerosakan radiasi nuklear, kerana kekuatan ikatan antara rantai molekul PTFE adalah lemah. Untuk polimer, rantai molekul bergantung pada kekuatan van der Waals, dan kekuatan van der Waals terkait dengan berat molekul. Oleh itu, untuk mencapai kekuatan mekanik tertentu, ia mesti mempunyai berat molekul yang cukup.

Kesan utama radiasi pada PTFE ialah di bawah radiasi, molekul polimer besar dibahagi menjadi molekul kecil, jadi berat molekul PTFE menurun. Kehadiran oksigen bermain peran penting dalam beberapa reaksi disebabkan radiasi. Oleh itu, kerosakan radiasi seperti ini akan diminum dalam persekitaran bebas oksigen ruang.

Kekurangan berat molekul akan mempengaruhi ciri-ciri mekanik, termasuk peningkatan kelemahan, kekurangan tenaga, modulus elastik dan panjang.

Kesan pada prestasi elektrik

Ia dilaporkan bahawa perubahan ciri-ciri mekanik PTFE hanya berkaitan dengan jumlah dosis radiasi, tetapi tidak dengan kadar dosis. Namun, distribusi muatan dalam resin PTFE akan rosak dengan masa, yang mempunyai kesan penting pada ciri-ciri dielektrik bahan-bahan. Oleh itu, kadar dosis radiasi adalah parameter penting untuk ciri-ciri elektrik.

Dalam proses radiasi, konstan dielektrik dan faktor kehilangan akan meningkat secara singkat. Dalam aplikasi gelombang mikro, semakin tinggi frekuensi, semakin kurang kesan radiasi pada ciri-ciri ini.

Pada dasarnya, kesan radiasi pada PTFE adalah fungsi radiasi yang diserap, dan tidak ada hubungannya dengan jenis radiasi. Dengan kata lain, dosis radiasi yang sama β - ray, γ - ray, X-ray mempunyai kesan yang besar bahaya. Dalam kajian radiasi, unit dosis radiasi biasanya rad, 1 rad = 100 ERG / gram (1 rad = 100 ERG / gram).

Jadual berikut menunjukkan dosis radiasi yang sepadan dengan darjah cedera (unit: RAD)

Untuk tali pinggang Van Allen, kadar dosis radiasi biasa adalah 10 rads/jam. Pada kadar dosis ini, PTFE boleh bekerja selama 5 hingga 50 tahun tanpa kerosakan yang boleh dikesan.

Dalam aplikasi praktik, bahan Rogers RT/Duroid laminat mikrogelombang PTFE adalah terutama elektrik, dan ciri-ciri mekanik bahan-bahan biasanya disediakan oleh komponen metalik. Namun, radiasi di atas jauh dari cukup untuk mempunyai kesan yang signifikan pada ciri-ciri elektriknya. Selain itu, resistensi radiasi PTFE secara umum lebih baik daripada peranti elektronik kuat seperti transistor.