一种在轨元器件抗单粒子能力量化评定方法

技术领域

本发明涉及单粒子效应测试技术领域。具体地说是一种在轨元器件抗单粒子能力量化评定方法。

背景技术

选用宇航级电子元器件是确保航天安全的重要保障，为评定元器件抗辐射性能是否达到宇航级，地面建立了钴源、粒子加速器、核反应堆等辐射试验条件，同时配套建立了《单粒子效应实验方法和程序》(GJB 7242-2011)等评定方法，形成了较完善的地面元器件抗辐射试验评估平台，多用于地面考核中开展辐射总剂量、剂量率及单粒子评定。

目前元器件单粒子效应考核主要依托地面加速器开展，如《单粒子效应实验方法和程序》(GJB 7242-2011)采用串列加速器或回旋加速器等生成常用的离子参考场，该方法通过试验，获得单粒子翻转截面、锁定截面与入射离子LET的关系，测定器件单粒子翻转与锁定的敏感性，但不适应天基太空辐射场为混合场下单粒子效应考核；《军用电子元器件

天基考核试验一直在开展，天基在轨实验目前仅依托辐射总剂量载荷开展伴随监测，用于评估总剂量情况，单粒子通常依托地面参考辐射场，获得翻转阈值，支持考核评定。由于天基射线种类复杂，各类辐射在探测器灵敏体中沉积的能量差异显著，综合剂量准确测量困难，单依靠探测总剂量对器件考核评估的支撑作用不显著，天基也难以准确诊断诱发器件出现单粒子效应的辐射场参数，天基单粒子考核标准缺乏，难以实现器件抗单粒子能力的量化评定。目前在本领域，还没有天基单粒子评估考核方法。

发明内容

为此，本发明所要解决的技术问题在于提供一种在轨元器件抗单粒子能力量化评定方法，克服元器件地面单粒子效应评估标准及方法难以运用天基辐射考核评估的问题，解决元器件天基单粒子在轨考核及量化评估方法空缺。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

一种在轨元器件抗单粒子能力量化评定方法，包括如下步骤：

(1)伴随环境监测，立足搭载的太空环境探测器，获取待测元器件工位处太空环境参数信息，进行多环境参量伴随监测；

(2)伴随效应监测，立足搭载的参比单粒子效应灵敏载荷，显示效应伴随监测器发生单粒子翻转时T

(3)诱发单粒子结构差异因子建立，在伴随监测位置处，放置待测元器件，通过结构仿真，形成器件结构性能差异修正因子δ；

(4)类同单粒子效应灵敏载荷，建立故障率监测系统，形成待测元器件翻转率参数T

(5)进行待测样品抗击单粒子效应的能力量化评估。

上述一种在轨元器件抗单粒子能力量化评定方法，在步骤(1)中，包括如下步骤：

(1-1)太空环境参数信息参数包括LET值、剂量率、电子、质子及银河宇宙线五种参量，分别记做E

(1-2)按照待测量元器件所在的环境，依据质子、电子及重粒子环境参数差异，并融合总剂量信息，通过不等权重加合办法，合成环境参量E。

上述一种在轨元器件抗单粒子能力量化评定方法，合成环境参量为：

其中：β1

上述一种在轨元器件抗单粒子能力量化评定方法，在步骤(2)中，在环境监测载荷伴随位置，放置单粒子效应灵敏载荷，且单粒子效应灵敏载荷能迅即复位，显示效应伴随监测器发生单粒子翻转时T

上述一种在轨元器件抗单粒子能力量化评定方法，在步骤(3)中，

形成器件结构性能差异修正因子δ：依据伴随监测用的灵敏器件与待测量灵敏器件结构的等效程度，以能量沉积效率为同化标准，通过模拟得到混合粒子在两者间测差异，形成器件结构性能差异修正因子：

δ＝S

其中：S

上述一种在轨元器件抗单粒子能力量化评定方法，在步骤(4)中，形成效应参量T

上述一种在轨元器件抗单粒子能力量化评定方法，在步骤(5)中，

(5-1)待测元器件单粒子能力标准生成：按照待测量元器件所在的环境参量E、单粒子效应概率T

D

其中：E为太空环境辐射风险指数,T

(5-2)待测元器件抗单粒子评定参数生成，采用在一段时间t内，待测元器件发生单粒子翻转状态T

其中：i为时段序数，t为在设定时间步长χ条件下，i·χ为时间；D

(5-3)依据待测元器件的翻转率参数T

上述一种在轨元器件抗单粒子能力量化评定方法，在步骤(5-3)中，对试验考核时段t内，在0-1之间均匀划分5个等级，设定为A、B、C、D、E进行评估，给出在轨考核结果。

上述一种在轨元器件抗单粒子能力量化评定方法，A等级为小于0.2大于等于0，B等级为小于0.4大于等于0.2；C等级为小于0.6大于等于0.4；D等级为小于0.8大于等于0.6；E等级为小于1大于等于0.8。

本发明的技术方案取得了如下有益的技术效果：

1、本发明提出一种元器件在轨单粒子考核及量化评估方法，能实现精准实时评估，实现器件抗击单粒子风险能力量化评估；

2、本发明解决太空混合辐射场且环境参量难以像地面准确度量条件下，元器件抗单粒子能力评估试验手段的建立；

3、本发明解决元器件在轨抗辐射考核试验中，单粒子评估方法的缺失问题。

4、本申请通过仿真或估算，生成待测元器件及参考试样间的因结构差异(面积和厚度)，生成单粒子结构差异因子σ；从而得到更加准确的评估单粒子风险等级D

5、采用一段时间t内，待测元器件发生单粒子翻转时刻T

6、并给出在轨抗辐射考核试验中的性能指标进行分级评估范围，解决元器件天基单粒子在轨考核及量化评估方法空缺的问题。

附图说明

图1本发明在轨元器件抗单粒子能力量化评定方法的流程图。

具体实施方式

在轨元器件抗单粒子能力量化评定方法，具体分为如下步骤：

1、立足搭载的太空环境探测器，获取待测元器件工位处太空环境参数信息，进行伴随环境监测；

(1-1)太空环境参数信息参数包括LET值、剂量率、电子、质子及银河宇宙线五种参量，分别记做E

(1-2)按照待测量元器件所在的环境，依据质子、电子及重粒子环境参数差异，并融合总剂量信息，通过不等权重加合办法，合成环境参量E。

合成环境参量为。

其中β1

2、立足搭载的单粒子效应灵敏载荷，显示效应伴随监测器发生单粒子翻转时T

在环境监测载荷伴随位置，放置单粒子效应灵敏载荷，且单粒子效应灵敏载荷能迅即复位，显示效应伴随监测器发生单粒子翻转时T

3、诱发单粒子结构差异因子建立，在伴随监测位置处，放置待测元器件，通过结构仿真，形成器件结构性能差异修正因子δ；

形成器件结构性能差异修正因子δ：依据伴随监测用的灵敏器件与待测量灵敏器件结构的等效程度，以能量沉积效率为同化标准，通过模拟得到混合粒子在两者间测差异，形成器件结构性能差异修正因子：

δ＝S

其中：S

4、在伴随监测位置处，放置待测样品，并类同单粒子效应灵敏载荷，建立故障率监测系统，形成待测样品翻转率参数T

单粒子结构差异因子建立，在伴随监测位置处，放置待测样品，并类同单粒子效应灵敏载荷，建立故障率监测系统，形成待测样品翻转率参数T

5、进行待测样品抗击单粒子效应的能力量化评估。

(5-1)待测元器件单粒子能力标准生成：按照待测量元器件所在的环境参量E、单粒子效应概率参量T

D

其中：E为太空环境辐射风险指数,T

(5-2)待测元器件抗单粒子评定参数生成，采用一段时间t内，待测元器件发生单粒子翻转时刻T

其中：其中：i为时段序数，t为在设定时间步长χ条件下，i·χ为时间；D

(5-3)依据步骤(3)测元器件的翻转率参数T

对试验考核时段t内，在0-1之间均匀划分5个等级，参照A、B、C、D、E进行评估，给出在轨考核结果。

其中，A等级为小于0.2大于等于0，B等级为小于0.4大于等于0.2；C等级为小于0.6大于等于0.4；D等级为小于0.8大于等于0.6；E等级为小于1大于等于0.8。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本专利申请权利要求的保护范围之中。