ПРЕЗЕНТАЦИЯ-Грабчиков - ОФТН-06.09.2023

1.

ГО «НПЦ НАН Беларуси по материаловедению»
ФГБУН «Институт космических исследований РАН»
ОАО «ИНТЕГРАЛ»-управляющая компания холдинга «ИНТЕГРАЛ»
ЗАО «ТЕСТПРИБОР»
«О МАТЕРИАЛАХ И ТЕХНОЛОГИЯХ ДЛЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ
И РАДИАЦИОННОЙ ЗАЩИТЫ»
Главный научный сотрудник
ГО «НПЦ НАН Беларуси по материаловедению»
д.ф.-м.н.
2023 год
Грабчиков С.С.

2. ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ И РАДИАЦИОННАЯ ЗАЩИТА ЭЛЕКТРОННОЙ КОМПОНЕНТНОЙ БАЗЫ И РАДИОЭЛЕКТРОННОЙ АПАРАТУРЫ

Электромагнитные (ЭМИ) и ионизирующие (ИИ) излучения являются одними из основных
дестабилизирующих факторов, воздействующих на электронные компоненты, блоки и чувствительные
элементы радиоэлектронной аппаратуры, информационной и телекоммуникационной техники.
Электромагнитные излучения могут вызывать значительные нарушения функционирования
электротехнических и электронных систем, существенно затруднять использование радиотехнических
средств, негативно влиять на здоровье человека.
Вторая проблема радиационной защиты связана с обеспечением эксплуатационной надежности
электронных компонентов и радиоэлектронной аппаратуры в условиях повышенного уровня радиации
космического пространства.
2

3.

ПРОБЛЕМЫ, СВЯЗАННЫЕ С РАСШИРЕННЫМ ПРИМЕНЕНИЕМ
ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ В СОВРЕМЕННОМ ОБЩЕСТВЕ
В последние годы в результате бурного развития электротехнической, радиоэлектронной,
информационной и военной техники значительно повысился уровень электромагнитного фона,
расширился диапазон используемых частот ЭМИ, возросла их амплитуда. Это привело к сложностям:
- формирования нормальной электромагнитной обстановки для изделий микроэлектроники,
радиоэлектронного и информационного оборудования в бытовой, промышленной, военной и др. сферах
(соответствие действующим нормам и стандартам);
- обеспечение экологической безопасности биологических объектов;
- обеспечение информационной безопасности;
- обеспечение электромагнитной совместимости электротехнических средств и др.
ВОЗ рассматривает проблему негативного воздействия технологических электромагнитных полей (ЭМП)
на человека как приоритетную для мирового сообщества.
ВЫВОД: широкое распространение мощных источников ЭМИ в с различными частотными
характеристиками (в НЧ, ВЧ, СВЧ диапазонах) ставит задачу обеспечения нормальной
электромагнитной обстановки в различных сферах деятельности человека.
3

4. Задачи по разработке материалов и технологий электромагнитной защиты:

ЗАДАЧИ ПО РАЗРАБОТКЕ МАТЕРИАЛОВ И ТЕХНОЛОГИЙ
ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ ЗАЩИТЫ:
- защита радиоэлектронного и информационного оборудования, биологических объектов от воздействия
постоянного магнитного поля (ПМП) и низкочастотного электромагнитного излучения (НЧ ЭМИ);
- защита информационных и интеллектуальных комплексов от мощного электромагнитного импульса с
напряженностью электрической составляющей 10÷500 кВ/м, магнитной составляющей 1÷10 кА/м в милли-;
микро- и наносекундном диапазонах ЭМИ;
- создание материалов поглотителей СВЧ ЭМИ, обладающих высокой эффективностью поглощения
электромагнитного излучения в диапазоне частот от 0,5÷100 ГГц;
- обеспечение электромагнитной совместимости (ЭМС) элементов, блоков и аппаратуры
радиоэлектронной, электротранспортной, информационной и телекоммуникационной техники.
КОНЦЕПЦИЯ
развития в Республике Беларусь исследований и
разработок в области создания
экспортноориентированной и импортозамещающей
электронной компонентной базы на 2022-2025 годы.
Раздел III. Особенности и основные направления
развития производства электронной компонентной базы
в Республике Беларусь, обеспечение потребностей
отраслей отечественной экономики.
4

5.

СОВРЕМЕННЫЕ МАТЕРИАЛЫ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ ЗАЩИТЫ
В настоящее время для электромагнитной защиты широко используются традиционные листовые,
фольговые, сеточные магнитные материалы на основе железа и сплавов железо-никель (пермаллой) и железокобальт (пермендюр), аморфных и нанокристаллических металлических сплавов, объемные материалы (феррит,
альсифер) изделия на их основе – короба, шкафы, прокладки, уплотнительные трубки, контактные пружины и др.
В ГО «НПЦ НАН Беларуси по материаловедению» разрабатываются и производятся многослойные,
широкополосные и составные электромагнитные экраны.
Многослойные экраны симметричного типа (а), содержат слои с высокими значениями μ (поглощение
магнитной составляющей) и слои с высокими значениями σ (поглощение электрической составляющей).
Многослойные экраны градиентного типа в том числе составные (б) имеют более сложный характер
изменения параметров отдельных слоев по мере проникновения вглубь материала, чем симметричные
структуры.
Широкополосные электромагнитные экраны (ШЭЭ) (в) предназначены для защиты в широком диапазоне
частот (НЧ, ВЧ и СВЧ диапазоны), обеспечивают высокие показатели стойкости к механическим и
коррозионным воздействиям.
1 – магнитный слой с высоким значением μ (Fe20Ni80); 2 – диамагнитный слой с высокой σ (Cu); 3 – магнитный
слой с высоким значением BS (Fe50Ni50); 4 – композиционный материал на основе порошков гексаферрита бария,
альсифера и полимерной матрицы.
5

6. ТЕХНОЛОГИЯ ФОРМИРОВАНИЯ МНОГОСЛОЙНЫХ ПЛЕНОЧНЫХ ЭКРАНОВ (МПЭ) (ГО «НПЦ НАН Беларуси по материаловедению») позволяет: -

обеспечить высокую технологичность процесса формирования на проводящих деталях;
- жесткую фиксацию экрана относительно корпуса детали;
- изготавливать многослойные пленочные экраны симметричного и градиентного
типов с толщинами от 1 до 500 мкм;
- варьировать количество и толщину отдельных слоев многослойных пленочных экранов.
6

7. ЗАЩИТА ОТ ПОСТОЯННЫХ МАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ. Устойчивость навигационной аппаратуры к воздействиям случайной широкополосной вибрации

ЗАЩИТА ОТ ПОСТОЯННЫХ МАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ. УСТОЙЧИВОСТЬ
НАВИГАЦИОННОЙ АППАРАТУРЫ К ВОЗДЕЙСТВИЯМ СЛУЧАЙНОЙ
ШИРОКОПОЛОСНОЙ ВИБРАЦИИ
(ГО «НПЦ НАН Беларуси по материаловедению»,
АО Корпорация «Тактическое ракетное вооружение» АНПП «ТЕМП-АВИА» г. Арзамас, РФ)
Проблема: в режимах старта, взлета и ускорения летательных аппаратов возникают случайные широкополосные
вибрации корпуса. Во внешнем магнитном поле эти колебания негативно влияют на работу чувствительных
сенсоров, гироскопов, датчиков угловых скоростей и др. навигационных приборов.
Испытания изделий ракетной техники на устойчивость к воздействию случайной вибрации проведены совместно с
АНПП «ТЕМП-АВИА» г. Арзамас, РФ согласно ГОСТ 28223-89 «Основные методы испытаний на воздействие
внешних факторов. Часть 2. Широкополосная случайная вибрация».
Элементы блока чувствительных
элементов (БЧЭ) с МПЭ
Положительная оценка работы
руководством АНПП «ТЕМП-АВИА»
Вывод: применение технологии МПЭ позволяет существенно улучшить характеристики навигационной
аппаратуры. При наложении внешнего магнитного поля в условиях широкополосной случайной вибрации
изменение нулевого сигнала БЧЭ без МПЭ достигало 20 град/час, невозврат к начальным значениям 7÷8 град/час.
При использовании МПЭ изменение нулевого сигнала – 1÷3 град/час, невозврат - 2÷3 град/час.
7

8. ЗащитА оптоволоконных приборов от воздействия постоянных магнитных полей (ГО ‹‹НПЦ НАН Б по материаловедению, г. Минск, ЗАО

ЗАЩИТА ОПТОВОЛОКОННЫХ ПРИБОРОВ ОТ ВОЗДЕЙСТВИЯ
ПОСТОЯННЫХ МАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ
(ГО ‹‹НПЦ НАН Б по материаловедению, г. Минск, ЗАО «Тестприбор» г. Москва)
Проблема: внешнее ПМП приводит к смещению нулевого выходного сигнала датчиков лазерных гироскопов.
Крышка и основание оптоволоконных приборов
с экранами, изготовленными по технологии
МПЭ (диаметр 120 мм; высота 20мм) и сборной
технологии из аморфной ленты 84КХСР.
Эффективность экранов на основе сплавов Ni80Fe20 (400мкм; 1
слой) (∆) и аморфной ленты 84КХСР (10 слоев по 30мкм) (●)
от напряженности ПМП
Выводы:
- компенсация влияния ПМП в диапазоне напряженностей ±100мкТл (125,6 А/м) практически одинакова
в обоих вариантах экранов и составляет 38-46% относительно измерений без использования экранов;
- защита по варианту МПЭ более технологична по сравнению со сборной технологией на основе АМС.
8

9.

ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ СОВМЕСТИМОСТИ
БОРТОВЫХ БЛОКОВ КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТОВ
(Программы Союзного Государства «Космос-НТ» и «Нанотехнология-СГ», международный проект
исследования планеты Меркурий «Бепи Коломбо»)
ОДНИМ ИЗ НАИБОЛЕЕ ЗНАЧИТЕЛЬНЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ СОВМЕСТНОЙ РАБОТЫ ГО ‹‹НПЦ НАН
Беларуси по материаловедению» c ФГБУН «Институт космических исследований РАН» является решение
проблемы электромагнитной совместимости устройств сканирования и электронного модуля космического
аппарата, изготовленных по международному проекту «Бепи-Коломбо» по исследованию экзосферы планеты
Меркурий, состоящий из двух спутников – MRO (Японское агентство космических исследований) и ММО
(Европейское аэрокосмическое агентство). Запуск спутников с французского космодрома Куру успешно
осуществлен 04:45 мск. 20 октября 2018 года.
9

10.

ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ СОВМЕСТИМОСТИ
БОРТОВЫХ БЛОКОВ КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТОВ
(совместно с ФГБУН «ИКИ РАН», международный проект исследования планеты Меркурий «Бепи Коломбо»;
Грабчиков С.С., Кораблев О.И., Котцов В.А., Труханов А.В. Многослойный электромагнитный экран,
Патент РФ №2646439 от 06.03.2018 г. заявка № 2017108422 от 14.03.2017 г.)
Проблема: основным прибором КА ММО (Япония)
являлся высокоточный магнетометр, поэтому КА ММО
должен быть «магниточистым». Однако, магнитометр
размещен на расстоянии 0,7 м от натриевой камеры MSASI
и приводов сканирующей системы, содержащей линейный
шаговый двигатель (ЛШД). ЛШД индуцировал помехи,
поэтому прибор надо было экранировать. Однако,
согласовать требованиям по массогабаритным параметрам с
традиционной технологией изготовления экранов было
невозможно.
Результат: приемочные испытания показали высокую
эффективность МПЭ для обеспечения электромагнитной
совместимости блоков КА в диапазоне от 10 Гц до 10 МГц;
- уровень помех снижен на 30÷40 дБ×мкВ/м, до фонового
режима, что позволило использовать технологию МПЭ в КА
ММО (Япония).
Сборка натриевой камеры MSASI комплекса
КА ММО для изучения экзосферы планеты
Меркурий,
разработанной
в
японскороссийской кооперации.
10

11. Защита бортовых кабельных сетей (БКС) ракетно-космической техники (РКТ) от воздействия мощных электромагнитных импульсов

ЗАЩИТА БОРТОВЫХ КАБЕЛЬНЫХ СЕТЕЙ (БКС) РАКЕТНОКОСМИЧЕСКОЙ ТЕХНИКИ (РКТ) ОТ ВОЗДЕЙСТВИЯ МОЩНЫХ
ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ИМПУЛЬСОВ (совместно с АО «Корпорация «МИТ» г. Москва.
Программа Союзного Государства «Мониторинг-СГ») [С.А. Акимов, С.С. Грабчиков, С.Ф. Симаков, А.В. Труханов. Способ получения
многослойного экрана импульсного электромагнитного излучения. Патент РБ №22561 от 03.04.2019/ Заявка № а2017386 от 12.10.2017]
Проблема:
недостаточная электромагнитная
защита типовых коробов БКС РКТ от воздействия
магнитной составляющей мощных импульсных
ЭМП.
Стандартный материал БКС - алюминий или его
сплавы толщиной 2мм.
Образцы элементов БКС с МПЭ
Параметры импульсных ЭМ воздействий:
1. Миллисекундный импульс:
КЗ ВЛЭП: 50Гц; Е = 10÷300кВ/м; Н = 2000÷3000А/м;
Контактная сеть ЖД: 50Гц; Н = 700 А/м.
2. Микросекундный импульс:
Молния: 25÷420 кГц; Е = 100÷500 кВ/м; Н = 100÷300 А/м
3. Нано- субнаносекундный импульс:
Ядерный взрыв: (1÷50)×107Гц; Е = 100÷300кВ/м;
Н = 50÷790 А/м.
Положительная оценка выполненной работы
руководством АО «Корпорация «МИТ»
11

12.

ЭФФЕКТИВНОСТЬ ЗАЩИТЫ ИМПУЛЬСНОГО ЭМП ПОКРЫТИЯМИ
МПЭ В МИЛЛИСЕКУНДНОМ И МИКРОСЕКУНДНОМ ДИАПАЗОНАХ
Эксперимент.(ГО ‹‹НПЦ НАН Беларуси по материаловедению, г. Минск, АО «Корпорация «МИТ» г. Москва)
[С.А.Акимов, Н.А.Василенков, С.С. Грабчиков и др. Технология ЭМС . 2017, №1 (60), с. 21-30. Многослойные пленочные экраны как
средства защиты радиоэлектронной аппаратуры от воздействия импульсных электромагнитных полей ]
Основные результаты (микросекундный диапазон):
- эффективность экранирования магнитной составляющей
импульсного ЭМП напряженностью 1,25÷3,5 кА/м,
обеспечиваемое конструкциями БКС из Al с d = 2 мм без
Основные результаты (миллисекундный диапазон):
МПЭ, составляет 29 дБ (29 раз), а с МПЭ d∑ = 360 мкм –
эффективность экранирования импульсных магнитных
60÷51 дБ (1000÷360 раз), соответственно;
полей миллисекундного диапазона напряженностью
- насыщение магнитных слоев МПЭ наблюдается в области
1,0÷3,1 кА/м составляет:
10÷11кА/м, что существенно превышает максимальные
- для конструкций из алюминия толщиной 2 мм - 3,3 дБ
значения напряженности магнитного поля грозового
(1,47 раз),
происхождения Hmax = 3 кА/м.
- для МПЭ симметричного типа d∑= 0,36 мм – 13÷11 дБ
(4,5÷3,5 раз).
12

13.

ПАРТИЯ ТИПОВЫХ КОРПУСОВ С ШИРОКОПОЛОСНЫМИ
ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫМИ ЭКРАНАМИ
(ГО ‹‹НПЦ НАН Беларуси по материаловедению, г. Минск, АО «Тестприбор» г. Москва)
ГП «Наукоемкие технологии и техника» на 2021–2025 годы, подпрограмма 2 «Освоение в производстве
новых и высоких технологий»
Внешний вид опытных образцов широкополосных электромагнитных экранов на типовых корпусах приборов.
Широкополосные электромагнитные экраны состоят из МПЭ и композиционного материала на основе
диспергированных наноразмерных порошком магнитомягкого сплава в органическую матрицу
Выводы и практические предложения:
ШЭЭ обеспечивают высокий уровень защиты в широком диапазоне частот (НЧ, ВЧ и СВЧ диапазоны),
стойкость к механическим и коррозионным воздействиям;
дополнительный слой композита-поглотителя СВЧ облегчает решение задачи ЭМС: в диапазоне от 0,7 до 17
ГГц отражательная способность в 6÷24 раз ниже, по сравнению с отражательной способностью МПЭ;
- технология ШЭЭ позволяет формировать электромагнитную защиту на типовых корпусах Заказчика.
-
13

14.

ЗАЩИТА БЕСПИЛОТНЫХ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ И
ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ ОТ ИМПУЛЬСНОГО
ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ
(ГО «НПЦ НАН Беларуси по материаловедению», ГП «Наукоемкие технологии и техника» на 2021–2025 г.г.,
подпрограмма 2 «Освоение в производстве новых и высоких технологий»
Проблема: обеспечение безопасного и надежного функционирования беспилотных транспортных средств
(БПТС) и летательных аппаратов (БПЛА) в условиях преднамеренных и непреднамеренных импульсных
воздействий.
В РФ испытания на устойчивость к импульсному ЭМП проводят согласно ГОСТ Р 52863-2007 при длительности
фронтов ЭМИ от 0,1 до 0,5 нс; частоте следования от 1 кГц до 1 МГц.
Это импульс наносекундной длительности!!!
Вывод: применение новых материалов и технологий электромагнитной защиты типовых корпусов
радиоэлектронного и информационного оборудования от воздействия ЭМИ должно способствовать решению
ряда проблем, в том числе связанных с применением БПТС и БПЛА: повысить безопасность участников
дорожного и воздушного движения, обеспечить электромагнитную совместимость блоков РЭА, способствовать
борьбе с киберпреступностью, терроризмом и др.
14

15.

ЗАЩИТА ИНФОРМАЦИИ И ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЭМС
ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННОГО ОБОРУДОВАНИЯ
(ГО «НПЦ НАН Беларуси по материаловедению», «НТЦ КГБ Республики Беларусь»
ГП «Наукоемкие технологии и техника» на 2021–2025 г.г., подпрограмма 2 «Освоение в производстве
новых и высоких технологий»
Задача: обеспечения
информационной безопасности
телекоммуникационного
оборудования
и ЭМС составляющих технических
средств.
Требования к защите: «Изделие»
должно ослаблять электрическую
составляющие ПЭМИ в диапазоне
частот от 9 кГц до 2 ГГц на величину
не менее 60 дБ и магнитную
составляющую в диапазоне частот от
9 кГц до 30 МГц на величину не
менее 60 дБ.
б
а
Рисунок – «Изделие» - шкаф телекоммуникационный (а),
испытания «Изделия» в «безэховой» камере «БелГИСС» (б).
15

16. Защита пользователей электротранспортных систем от воздействия постоянных МП и НЧ ЭМП. Нормативные документы. Согласно данным

ЗАЩИТА ПОЛЬЗОВАТЕЛЕЙ ЭЛЕКТРОТРАНСПОРТНЫХ СИСТЕМ ОТ
ВОЗДЕЙСТВИЯ ПОСТОЯННЫХ МП И НЧ ЭМП. Нормативные документы.
Согласно данным работ - Птицына Н.Г., Виллорези Дж., Копытенко Ю.А. Магнитные поля на электротранспорте и экология человека.
СПб., Изд-во «Нестор-История», 2010; Lennerz, C., O'Connor, M., Horlbeck et.al. Letter: Electric cars and electromagnetic interference with
cardiac implantable electronic devices: A cross-sectional evaluation. Annals of Internal Medicine. Apr 24, 2018.
Электромобили/гибридные:
- в неподвижном состоянии 0,2-3,2 мкТл;
- при разгоне 43,3-103,0 мкТл;
- зарядка батареи 30,1-116,5 мкТл.
Электропоезд:
- вагон с двигателем при ускорении до 150 мкТл;
место машиниста до 100 мкТл.
Метро (С-Пб.):
- вагон 75-300 мкТл;
- кабина машиниста 42-350 мкТл.
Согласно оценкам медиков гигиенический
норматив низкочастотного воздействия
ЭМП составляет - 0,2 мкТл.
Воздействие НЧ ЭМИ на человека:
Сердечно-сосудистая система. ЭМИ влияет на качество
крови. Все элементы крови обладают определенными
электрическими потенциалами. ЭМИ могут вызывать
разрушение, или наоборот слипание эритроцитов,
тромбоцитов, стать причиной непроходимости
клеточных мембран.
Нервная система. Нервные клетки мозга (нейроны) в
результате воздействия ЭМИ ухудшают свою
проводимость, что может спровоцировать тяжелые и
необратимые последствия.
Иммунная система негативно реагирует на ЭМП.
Возникает подавление иммунитета.
Репродуктивная система снижается в результате
воздействия ЭМП.
ПДУ МП (50 Гц) = 5 мкТл (Санитарно-
эпидемиологические требования к содержанию и
эксплуатации объектов, являющихся источниками
неионизирующего излучения Постановлением СМ РБ от
04.06.2019 №360, СанПин 1.2.3685-21 РФ);
ПДУ ослабления МП Земли не более 1,5
раз. (СанПин 1.2.3685-21 "Гигиенические нормативы и
требования к обеспечению безопасности и (или)
безвредности для человека факторов среды обитания» РФ).
МП Земли – 40-65 мкТл.
16

17.

ЗАЩИТА ПОЛЬЗОВАТЕЛЕЙ ЭЛЕКТРОТРАНСПОРТНЫХ СИСТЕМ ОТ
ВОЗДЕЙСТВИЯ ПОСТОЯННЫХ МП И НЧ ЭМП
(ГО «НПЦ НАН Беларуси по материаловедению», ООО «НТЦ Вист Групп сенсор», ГП «Наукоемкие технологии
и техника» на 2021-2025 г.г., подпрограмма 7 «Развитие электротранспорта»)
Изготовлен опытный образец анализатора спектров и топологий постоянных магнитных и низкочастотных
электромагнитных полей.
Калибровка анализатора выполнена с помощью установки - источника трехкомпонентного постоянного и
переменного магнитного поля (поверка выполнена в ФГУП «Всероссийском научно-исследовательском
институте метрологии им. Д.И. Менделеева»).
Технические характеристики
опытного образца анализатора
спектра НЧ ЭМП:
– рабочий диапазон частот – 0÷55 кГц;
– динамический диапазон – ±2,0 мТл;
– чувствительность – не менее 5 нТл;
– нелинейность сигнала – менее 1%.
17

18.

ПРОБЛЕМА ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ ЗАЩИТЫ И
ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ СОВМЕСТИМОСТИ ЭТС
(ГО «НПЦ НАН Беларуси по материаловедению, ООО «НТЦ Вист Групп сенсор», ГНУ «Объединенный институт
машиностроения НАН Беларуси») ГП «Наукоемкие технологии и техника» на 2021-2025 г.г.,
подпрограмма 7 «Развитие электротранспорта»
В грузовом электромобиле ОАО МАЗ используется асинхронный двигатель мощностью 130 кВт, силовой
преобразователь (инвертор) и токовые кабели, которые являются источниками мощных магнитных полей
(при нагрузках уровень МП достигал 1500 мкТл в широком диапазоне частот).
18

19.

УРОВНИ ЭМП ГРУЗОВОГО ЭЛЕКТРОМОБИЛЯ (ОАО МАЗ г. Минск)
(ГО «НПЦ НАН Беларуси по материаловедению, ООО «НТЦ Вист Групп сенсор», ГНУ «Объединенный институт
машиностроения НАН Беларуси»), ГП «Наукоемкие технологии и техника» на 2021-2025 г.г.,
подпрограмма 7 «Развитие электротранспорта»
Сигнал возле кабелей от инвертора к двигателю в
режиме разгона. Вмах. до 60 мкТл. f =5÷55 000 Гц.
Уровень ЭМП возле двигателя, без нагрузки.
Вмах. до 90 мкТл. f =5÷55 000 Гц.
Общий уровень ЭМП в районе инвертора, силовых кабелей,
двигателя. Вмах. до 100 мкТл. f =5÷55 000 Гц.
Уровень ЭМП возле двигателя, режим с небольшой
нагрузкой. Вмах. до 600÷700 мкТл. f =5÷55 000 Гц. 19

20.

ВОЗМОЖНЫЕ ПУТИ РЕШЕНИЯ ПРОБЛЕМЫ ЭМС
(ГО «НПЦ НАН Беларуси по материаловедению, ООО «НТЦ Вист Групп сенсор»,
ГНУ «Объединенный институт машиностроения НАН Беларуси»)
ГП «Наукоемкие технологии и техника» на 2021-2025 г.г., подпрограмма 7 «Развитие электротранспорта»
- необходимо проводить мониторинг НЧ ЭМП и постоянных МП ЭТС;
- любой кабель постоянного тока, по которому течет значительный ток, должен
быть выполнен в виде витой пары;
- все силовые кабели должны располагаться как можно дальше от зоны пассажирского сиденья, а их
расположение не должно образовывать петлю. Если расстояние между кабелем и пассажирским
сидением менее 20 см, необходимо использовать экранирование;
- по возможности эл/двигатель следует устанавливать подальше от зоны пассажирских сидений;
- инвертор и двигатель должны быть установлены как можно ближе друг к другу, для минимизации
длины силового кабеля;
- источники мощного ЭМП (электродвигатель, инвертор и др.) силовые кабели желательно подвергать
экранированию.
а
б
Рисунок - Конструкции опытных образцов электромагнитных экранов на основе аморфной
ленты и МПЭ для э/двигателя (а) и силового кабеля (б)
20

21.

ЗАЩИТА ЭЛЕКТРОННОЙ КОМПОНЕНТОЙ БАЗЫ (ЭКБ) РАКЕТНОКОСМИЧЕСКОЙ ТЕХНИКИ (РКТ) ОТ РАДИАЦИОННЫХ
ВОЗДЕЙСТВИЙ.
Для наступления необратимых изменений в п/п
приборах поглощенные дозы радиации: D ≥ 105÷106
рад, в ИМС D ≥ 104÷105 рад. Данные уровни
радиационной стойкости элементной базы не
обеспечивают требуемого временного ресурса
космических аппаратов (КА) даже при работе в
условиях ряда околоземных орбитах, не говоря уже
о полетах на другие планеты солнечной системы.
Одна из задач, стоящих перед разработчиками РКТ,
обеспечение
высоких
показателей
эксплуатационной
надежности
приборов
и
аппаратуры в условиях повышенного уровня
радиационных воздействий (электроны, протоны,
ТЗЧ, R- и γ- излучения).
21

22.

МЕТОДЫ И МАТЕРИАЛЫ ЛОКАЛЬНОЙ ЗАЩИТЫ, ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ
ДЛЯ ЗАЩИТЫ ЭКБ ОТ РАДИАЦИОННОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ
RAD-PAK (Maxwell Technologies, USA), WALOPACK (3D Plus, France), RAD-COAT (Space Electronics, USA),
X-Ray (Actel Inc., USA) и ЛОЗА (Локальная Защита, Россия)
а
б
в
Общий вид металлокерамических корпусов 7809ALPRPFK (a) и 79LV0408 PRFK-20 (б), изготовленных по
технологии RAD-PAK (Maxwell Technologies, USA), шлиф крышки корпуса (в)
Шлиф крышки корпуса, изготовленного по
технологии WALOPACK (3D Plus, France).
Многослойная структура W/Al2O3
Материнские платы компьютеров компании BAE SYSTEMS с
применением технологий RAD-РАК. Стоимость до 100 000 $
22

23.

РАЗРАБОТКИ СПЕЦИАЛИЗИРОВАННЫХ РАДИАЦИОННОЗАЩИТНЫХ КОРПУСОВ ДЛЯ ЭКБ, ВЫПОЛНЕННЫЕ АО
«ТЕСТПРИБОР» и ГО «НПЦ НАНБ по материаловедению»
В рамках федеральной целевой программы «Развитие электронной компонентной базы и радиоэлектроники»
разработаны и изготовлены специализированные металлокерамические планарные корпуса с интегрированными
радиационно-защитными экранами: 100-выводной 4247.100-2 (а, в) и 144-выводной корпус 4248.144-2 (б) по
ГОСТ Р 54844-2011.
Проведен полный цикл испытаний. [1. Василенков Н.А., Грабчиков C.C., Максимов А.Ю., Ластовский С.Б. В борьбе с
радиацией. Российский космос, Т. 113, №5, 2015г.; 2. Василенков Н.А., Грабчиков C.C., Максимов А.Ю., Ластовский С.Б.
Специализированные радиационно-защитные корпуса для изделий микроэлектроники. ЭЛЕКТРОНИКА: Наука/ Технология/Бизнес.
№4, 2015г. ]
а
г
б
в
В рамках ОКР Минпромторга РФ в 2019-2020 г.г. разработаны и
изготовлены специализированные корпуса для электронных модулей
(многокристальные модули и системы в корпусе) с локальной
радиационной защитой (г). Проведен полный цикл испытаний . [А.С.
Якушевич, Ю.В. Богатырев, Н.А. Василенков, С.С. Грабчиков и др. Локальная
радиационная защита электронной компонентной базы космических аппаратов.
ЭЛЕКТРОНИКА Наука/Технология/Бизнес. 2021, №1, с.1-7.]
23

24.

МАТЕРИАЛЫ ЛОКАЛЬНОЙ РАДИАЦИОННОЙ ЗАЩИТЫ
(ГО «НПЦ НАН Беларуси по материаловедению»)
б
а
Образцы композиционного
материала W-Cu (20×20 мм)
Образец экрана на основе висмута (45×35мм) (а),
шлиф многослойного экрана Bi/Al (б)
Содержание, вес. %
100
а
б
80
60
40
20
в
0
0
10
20
30
40
50
60
70
Расстояние, мкм
РЭМ изображения шлифа композита W-Cu (а), поверхностей висмута (б) и распределение
элементного состава по толщине многослойной структуры Al/Bi (в)
24

25.

ИСПЫТАНИЯ НА СТОЙКОСТЬ К ЭЛЕКТРОННОМУ ОБЛУЧЕНИЮ ИМС,
СОБРАННЫХ В СЕРИЙНОМ И СПЕЦИАЛИЗИРОВАННОМ КОРПУСАХ
(ГО «НПЦ НАН Беларуси по материаловедению», АО «ТЕСТПРИБОР» и АО «ИНТЕГРАЛ»)
Объекты испытаний: микросхемы ППЗУ 1632РТ1Т:
образец № 1 — серийный металлокерамическом корпус;
образец № 2 — специализированный рад-защищенный корпус.
Таблица 5- Влияние электронного излучения с Е=1,6 - 1,8 МэВ
на динамические параметры и функционирование ППЗУ
1632РТ1Т в специализированном корпусе (Образец №2)
Параметры, контролируемые в процессе измерений:
функционирование (ФК); время выбора tcе;
время выборки адреса taa; время выборки разрешения tое.
Таблица - Влияние электронного излучения с Е=1,6 - 1,8 МэВ
на динамические параметры и функционирование ППЗУ
1632РТ1Т в металлокерамическом корпусе (Образец 1)
Выводы: стойкость к излучению электронов с Е=1,6-1,8 МэВ ИМС (КМОП БИС ППЗУ 1632РТ1Т 256 К),
размещенных в специализированных корпусах, по сравнению с серийным исполнением, повышена в 13-16 раз
до флюенсов Fe=3÷6∙1014 см-2, обеспечено функционирование данных ИМС при эквивалентных значениях
флюенсов Fр=2,25÷4,5∙1013 см-2 протонного излучения с энергией 23,3 МэВ, что свидетельствует об
эффективности композитов W-Cu, как средств защиты радиоэлектронных компонентов от воздействия ИИ РПЗ.
25

26. ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ОСЛАБЛЕНИЯ ДОЗОВЫХ НАГРУЗОК СПЕЦИАЛИЗИРОВАННЫМ КОРПУСОМ НА РАЗЛИЧНЫХ ОРБИТАХ (ОАО «ЭНПО СПЭЛС», ГО «НПЦ

НАН Беларуси по материаловедению», АО «ТЕСТПРИБОР» .)
Методом математического моделирование (ПО Fastrad) проведена оценка коэффициентов ослабления
дозовых нагрузок специализированными корпусами. Расчет выполнен для изотропного потока частиц
(электронов и протонов) в КП для 5 типовых орбит и значений внешней защиты (Al) КА 0,1 г/см2 (0,27мм);
0,5 г/см2 (1,35 мм); 1,0 г/см2 (2,7 мм) для корпуса 4247.100-2.
Коэффициент ослабления (К) - отношение дозы в корпусе к дозе без корпуса.
Таблица - Коэффициенты ослабления дозовой нагрузки специализированного корпуса МКК 4247.100-2.
Внешняя
защита КА
0,1 г/см2
Al - 0,27 мм
0,5 г/см2
Al – 1,35 мм
1,0 г/см2
Al – 2,7 мм
( —)
Орбита
К-нт ослабления общий
К-нт ослабления электронов
К-нт ослабления протонов
KминСА
KмаксСА
KминСА
KмаксСА
KминСА
KмаксСА
МКС
36
436
1586
2093
7,0
3,0
полярная
71
59
4316
1362
4,8
4,1
ВЭО
484
733
2752
4172
308,2
308,2
ГЛОНАСС
1798
2273
1798
2273
—
—
ГСО
10989
10992
10989
10992
—
—
МКС
4,8
42,3
436
523
2,0
1,7
полярная
4,5
9,5
491
553
1,9
1,9
ВЭО
30,7
41,4
493
553
14,7
14,7
ГЛОНАСС
516,4
644,2
516
644
—
—
ГСО
1038,5
1038,5
1039
1039
—
—
МКС
2,0
7,9
377
438
1,6
1,4
полярная
1,9
2,6
343
394
1,5
1,5
ВЭО
7,6
9,3
293
346
4,9
4,9
ГЛОНАСС
357,7
411,2
358
411
—
—
ГСО
434,0
434,0
434
434
—
—
- Протоны ЕРПЗ для данных орбит полностью ослабляются защитным экраном, а также защитой 0,1 г/см2 Al
26

27. - обеспечить повышенную радиационную стойкость электронных компонентов и аппаратуры; - использовать серийную номенклатуру ЭКБ с

ПРИМЕНИЕ КОРПУСОВ С ИНТЕГРИРОВАННОЙ
РАДИАЦИОННОЙ ЗАЩИТОЙ ПОЗВОЛЯЕТ:
- обеспечить повышенную радиационную стойкость электронных компонентов и аппаратуры;
- использовать серийную номенклатуру ЭКБ с низкой стойкостью к эффектам накопленной дозы при
производстве приборов и аппаратуры ракетно-космического и авиационного назначения;
- обеспечить снижение весовых и габаритных параметров по сравнению со стандартными методами
конструктивной защиты.
ЧТО НАДО ДЛЯ ПРАКТИЧЕСКОГО ПРИМЕНЕНИЯ ЛРЗ
(дорожная карта):
производитель РЭА должен определить исходные требования:
- спектры космических излучений на орбитах КА (электронов, протонов и высокоэнергетических
ионов); габариты защищаемой ЭКБ и их расположение в КА;
- уровни стойкости применяемой ЭКБ;
требуемые уровни стойкости ЭКБ и сроки активного существования КА.
производитель ЛРЗ, исходя из исходных требований, должен:
- расчетным и экспериментальным методами определить необходимые для обеспечения заданных
требований экраны ЛРЗ (габарит, толщина, состав);
- согласовать технологию интегрирования экранов ЛРЗ в изделие ЭКБ;
- изготовить и интегрировать экраны ЛРЗ в изделия ЭКБ.
27

28.

28