Радиационные приборы. Эксплуатация

Основным показателем ремонтопригодности прибора является время, требующееся для восстановления его работоспособности. Оно называется временем восстановления. Время восстановления слагается из времени, затрачиваемого на поиск отказавшего элемента, времени простоя, чаще всего связанного с отсутствием требующихся запасных деталей, и непосредственного времени ремонта (обычно идущего на замену отказавшего элемента исправным). Основные затраты времени идут на поиск неисправностей. Зависят как от квалификации ремонтного персонала, так и от ремонтопригодности прибора.

Обобщенным оперативным показателем, учитывающим время восстановления и время наработки до отказа, является коэффициент готовности.

Коэффициент готовности – вероятностный показатель того, что в произвольный момент времени прибор будет находиться в исправном состоянии и будет готов к использованию для измерений.

Гарантийный срок эксплуатации

С понятием надежности прибора тесно связан гарантийный срок эксплуатации. Гарантийный срок – время, в течение которого предприятие-изготовитель гарантирует с определенной вероятностью исправную, безотказную работу с сохранением всех технических параметров и характеристик, оговоренных в ТУ. При этом предполагается, что потребитель обеспечивает надлежащую эксплуатацию приборов в соответствии с инструкцией. Если, например, гарантийная вероятность равна 0,8 в течение 500 ч, то это значит, что в среднем 80% приборов (из большого их числа) будут исправно работать не менее 500 часов. Если в течение гарантийного срока прибор все же выйдет из строя, то предприятие-поставщик обязано в короткий срок безвозмездно устранить выявленные дефекты или заменить прибор новым.

На РП установлен минимальный гарантийный срок 12 месяцев. Естественно, с повышением надежности и улучшением качества приборов гарантийный срок увеличивается.

Иногда гарантийный срок выражается не как период времени с момента выпуска прибора заводом, а как гарантированная длительность непрерывной работы (например, гарантийный срок службы прибора 5000 ч).

Гарантийный срок должен определять не время гарантированного бесплатного ремонта, а длительность непрерывной работы (т.е. является характеристикой надежности и качества изделия).

ВЛИЯНИЕ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ НА ПРИБОРЫ

Эксплуатация РП в условиях, параметры которых выходят за допустимые границы, приводит к изменению их технических характеристик (прежде всего, к ухудшению точности) и может явиться причиной полной утраты работоспособности. В зависимости от степени внешних воздействий эти изменения могут носить обратимый временный или необратимый накапливающийся характер. Под действием климатических факторов обычно изменяются электрические параметры элементов электроники. Повышенные механические воздействия могут приводить к нарушению контактов в электрических разъемах, отрыву припаянных элементов, разрушению деталей и конструкции прибора в целом.

Воздействие температуры связано с изменением электрических параметров и характеристик узлов и деталей прибора: конденсаторов, резисторов, переключателей, детекторов излучений, источников питания и др. С изменением температуры меняются электрическое сопротивление резисторов, диэлектрическая проницаемость и емкость конденсаторов, индуктивно-емкостные связи, электропроводимость, прочность материалов и т. п. В результате этих изменений может нарушиться требуемый режим работы электрических узлов и нормальное функционирование прибора. Кроме того, изменение температуры окружающей среды может привести к изменению размеров деталей; из-за различного коэффициента теплового расширения конструкционных материалов или неравномерного нагрева происходит деформация узлов и деталей, их взаимное смещение, что может привести к заклиниванию подвижных частей, их поломка и другим дефектам. Резкие колебания температуры способствуют появлению микротрещин, которые, в свою очередь, изменяют проводимость материала, снижают его защитные свойства.

Особенно чувствительна к температурным перепадам в РП хрупкая конструкция узла сопряжения сцинтиллятора со световодом и ФЭУ в сцинтилляционных детекторах ИИ. Очень сильно зависят от температуры свойства полупроводниковых детекторов, изготовленных на основе германия. Прямо пропорциональна температуре величина электрического тока в ионизационных камерах.

Воздействие на РП больших перепадов атмосферного давления и связанное с этим изменение плотности воздуха проявляется в снижении устойчивости аппаратуры к электрическому пробою, а также ухудшает отвод тепла от сильноточных элементов приборов. Повышенное или пониженное атмосферное давления может привести к деформации, а иногда и к выходу из строя таких элементов, как, например, тонкостенные газоразрядные счетчики. Появление в воздухе твердых частиц пыли и дыма повышает трение в движущихся деталях, изменяет сопротивление изоляции. Загрязненность воздуха химически активными веществами приводит к дефектам в защитных покрытиях приборов.

К большим изменениям может привести повышенная влажность воздуха, из-за которой на поверхности деталей образуется тонкая пленка влаги, заполняющая поры и трещины деталей. Вода хорошо проводит электрический ток, поэтому образование влажной пленки заметно ухудшает изоляционные свойства материалов, понижает их электрическое сопротивление, повышает токи утечки, а в высоковольтных цепях вызывает искрение и пробои. Гигроскопичные вещества (картон, некоторые пластмассы и кристаллы) в условиях повышенной влажности поглощают воду, разбухают и перестают выполнять свои функции в приборе. Как и под действием тепла, меняются параметры конденсаторов, резисторов, катушек индуктивности и трансформаторов, паразитные монтажные емкости и т. п.

Вода – активное химическое вещество, интенсивно вступающее во взаимодействие со многими материалами, образуя водные растворы солей, кислот, щелочей и других химических соединений. При реакциях с химическими веществами, находящимися в воздухе, вода образует среду для интенсивной электролитической диссоциации. Кроме обычной коррозии материалов, из которых изготовлены детали, в приборах из-за неизбежного наличия электрических полей возникает электролитическая коррозия. Пленка воды с растворенными в ней солями и кислотами разрушает сначала поверхностные покрытия, а затем проникает в глубь материалов. Поэтому воздействие на приборы загрязненного влажного воздуха создает условия для особенно быстрого их разрушения.

Для уменьшения влияния данных факторов производится герметизация внутренних объемов приборов, между разъемными частями устанавливаются уплотняющие резиновые прокладки, внутренние полости заливаются специальными составами (компаундами), наружные поверхности покрываются лаками и пленками металлов. Иногда во внутренние полости вводятся патроны с влагопоглотителем (например, на основе силикагеля).

Воздействию микроорганизмов, грибков, плесени в наибольшей степени подвержены детали, изготовленные из органических материалов. Сильное загрязнение ими деталей приводит к ухудшению изоляции; длительное воздействие может привести к разрушению материалов.

Механические воздействия, например вибрации и удары, вызывают в конструкции динамические нагрузки, напряжения и деформации. В результате этого теряется жесткость сопряжения деталей, ослабляется их крепление, возможно разрушение. Особенно опасны случаи, когда резонансная частота колебаний какой-либо части или прибора в целом находится в пределах спектра частот воздействующих сил: при этом перегрузки могут возрастать в десятки раз.

Электрические и магнитные поля сильнее всего воздействуют на элементы приборов, имеющих электронную фокусировку (например, на ФЭУ, дисплеи, осциллографические трубки), а также на стрелочные электромагнитные приборы. Под действием этих полей в цепях прибора могут возникать помехи и наводки, приводящие к сбою в работе, выдаче ложных сигналов и т. п.

Воздействие на приборы ИИ проявляется в изменении свойств материалов, в том числе материалов, из которых изготовляются элементы электроники. Наиболее уязвимы к действию радиации полупроводниковые элементы (транзисторы, интегральные схемы, микропроцессоры и др.), параметры которых очень критичны к небольшим изменениям в структуре или составе полупроводниковых материалов. Сильнее всего на работу полупроводниковых приборов влияет нейтронное излучение, обладающее высокой проникающей и ионизирующей способностью. При соударении нейтронов с атомами кристаллической решетки полупроводника атомы смещаются, образуются новые центры рекомбинации носителей тока, что отрицательно сказывается на общих процессах формирования и переноса электрических зарядов. Величина тока уменьшается, параметры приборов ухудшаются и тем заметнее, чем больше поглощенная доза ИИ. При определенной дозе происходит полная утрата работоспособности прибора, потеря его радиационной стойкости.