В книге систематизированы и обобщены методологические, экспериментальные и теоретические результаты по исследованию всего комплекса обратимых изменений диэлектрических свойств полимеров (объёмная и поверхностная радиационная электропроводность на постоянном и переменном напряжении, тангенс угла диэлектрических потерь) при воздействии различных видов ионизирующих излучений (электроны, гамма-кванты, нейтроны, протоны и α-частицы), включая вопросы аттестации полимеров по радиационной стойкости и обоснования квалификационных испытаний изделий для атомной энергетики в условиях аварийных режимов. Предложена общая теория электронного транспорта в полимерах, учитывающая молекулярные движения в них.

Для научных работников и инженеров, специализирующихся в области радиационной физики и химии полимеров.

…В настоящей книге описываются электрофизические процессы в полимерах при действии радиации.

Воздействие ионизирующих излучений (быстрых электронов, гамма-квантов, протонов, быстрых и медленных нейтронов и др.) на полимерные диэлектрики (в дальнейшем полимеры) приводит к образованию заряженных частиц в объёме материала. В результате концентрация носителей заряда в облучаемом полимере резко возрастает, что в свою очередь вызывает значительный рост его электропроводности как в процессе облучения, так и в течение некоторого времени после окончания воздействия радиации. Под радиационной электропроводностью (РЭ) понимают разность между суммарной измеренной электропроводностью и исходной собственной электрической проводимостью полимера. В этом смысле РЭ полностью аналогична фотопроводимости, за исключением, естественно, причин её возникновения.

Масштабное исследование РЭ началось с середины 1960-х гг. в основном в СССР и США в рамках соответствующих программ по обеспечению работоспособности аппаратуры военного назначения в условиях воздействия ионизирующих излучений ядерного взрыва. Очень быстро центр тяжести испытаний сместился с уникальных установок, моделирующих проникающее излучение ядерного взрыва, на более доступные линейные ускорители электронов, стационарные гамма-источники ⁶⁰Со, исследовательские и энергетические атомные реакторы.

В ходе выполнения этих работ был накоплен огромный экспериментальный материал, до сих пор так и не получивший исчерпывающего рассмотрения. Пониманию основных закономерностей РЭ мы обязаны прежде всего развитию атомной энергетики в 1950—60-е гг. и научному становлению радиационной химии (химии высоких энергий). Как станет ясно из дальнейшего, многие фундаментальные концепции РЭ заимствованы именно из области радиационной химии.

С середины 70-х гг. научный интерес смещается в сторону изучения электризации диэлектрических слоёв под воздействием пучков моноэнергетических электронов с энергией в несколько десятков килоэлектрон-вольт. Этот интерес был обусловлен запросами космической техники, в первую очередь необходимостью борьбы с электризацией космических аппаратов, эксплуатируемых на геостационарной или высокоэллиптических орбитах. В этом явлении РЭ служит основным каналом «сброса» объёмного заряда на заземлённый электрод (корпус космического аппарата), ограничивая внутренние электрические поля.

Скоро выяснилось, что в основе практически всех радиационно-индуцированных явлений лежат особенности электронного транспорта неравновесных (т.е. радиационно-генерированных) носителей заряда — электронов и дырок. Прямым методом определения подвижности служит, как известно, метод времени пролёта.

В связи с бурным развитием электрографии в начале 70-х гг. были проведены обширные исследования, направленные на изучение переноса носителей заряда в фотопроводящих неупорядоченных системах (полимерах и халькогенидных стёклах). Возник качественно новый взгляд на транспорт носителей заряда в неупорядоченных материалах, и, в частности, было введено понятие дисперсионного транспорта, которое будет проходить красной нитью в настоящей книге.

Разд. 9 книги посвящён непосредственно, радиационной стойкости полимеров. Показано принципиальное отличие этой характеристики для полимеров и керамических материалов. Так как основная доля (90—98%) поглощённой энергии расходуется на ионизацию и возбуждение атомов и молекул среды и только незначительная часть на смещение атомов и создание структурных дефектов, то ионизационные потери энергии (поглощённая доза) полностью определяют повреждающий эффект в органических материалах. В неорганических материалах деградация свойств вызывается структурными дефектами решётки, т.е. энергией излучения, расходуемой на смещение атомов облучаемого вещества. Показано влияние условий облучения на радиационную стойкость полимеров.

ПРЕДИСЛОВИЕ

Книги на ту же тему

1. Фотопроводимость полимеров, Мыльников В. С., 1990
2. Электрическая проводимость жидких диэлектриков, Адамчевский И., 1972
3. Структура макромолекул в растворах, Цветков В. Н., Эскин В. Е., Френкель С. Я., 1964
4. Высокодисперсное ориентированное состояние полимеров, Волынский А. Л., Бакеев Н. Ф., 1984
5. Высокомолекулярные соединения: Учебное пособие для университетов. — 2-е изд., переработ, и доп., Шур А. М., 1971
6. Физика пористых структур, Гладков С. О., 1997
7. Разрушение полимеров, Кауш Г., 1981
8. Механические свойства твёрдых полимеров, Уорд И., 1975
9. Диффузия и вязкость полимеров. Методы измерения, Малкин А. Я., Чалых А. Е., 1979
10. Физикохимия полимеров. — 3-е изд., перераб., Тагер А. А., 1978
11. Действие лазерного излучения на полимерные материалы: Научные основы и прикладные задачи. в 2-х книгах (комплект из 2 книг), Виноградов Б. А., Перепёлкин К. Е., Мещерякова Г. П., 2006
12. Введение в физику полимеров, Перепечко И. И., 1978
13. Структура и механические свойства полимеров: Учебное пособие для вузов. — 2-е изд., переработ. и доп., Гуль В. Е., Кулезнев В. Н., 1972
14. Прочность полимерных материалов, Нарисава И., 1987
15. Теплофизические методы исследования полимеров, Годовский Ю. К., 1976
16. Термодинамика полимеризации, Савада X., 1979
17. Химическая физика старения и стабилизации полимеров, Эмануэль Н. М., Бучаченко А. Л., 1982
18. Полиоксиметилены, Берлин А. А., Дебердеев Р. Я., Перухин Ю. В., Гарипов Р. М., 2008
19. Макромолекулярные реакции в расплавах и смесях полимеров: теория и эксперимент, Платэ Н. А., Литманович А. Д., Кудрявцев Я. В., 2008
20. Физико-химические основы производства полимерных плёнок: Учебное пособие для вузов, Гуль В. Е., Дьяконова В. П., 1978
21. Дозиметрия ионизирующих излучений, Иванов В. И., 1964
22. Диэлектрики и радиация: Кн. 7: Влияние трансмутантов на свойства керамических диэлектриков, Костюков Н. С., Астапова Е. С., Еремин И. Е., Демчук В. А., Щербакова Е. В., 2007
23. Фотографический метод в ядерной физике, Богомолов К. С., ред., 1952