Методические особенности проведения испытаний изделий электронной техники на устойчивость к эффектам одиночных событий в пучках тяжелых заряженных частиц ускорительного комплекса твн итэф в. Ф зинченко, фгуп «ниип» icon

Методические особенности проведения испытаний изделий электронной техники на устойчивость к эффектам одиночных событий в пучках тяжелых заряженных частиц ускорительного комплекса твн итэф в. Ф зинченко, фгуп «ниип»


Смотрите также:
Методические основы радиационных испытаний Основные этапы обеспечения стойкости аппаратуры...
Радиационные условия кп...
Внастоящем разделе мы кратко рассмотрим особенности движения заряженных частиц в магнитном и...
«Проблемы теоретической и прикладной электронной и ионной оптики»...
Методические указания по выполнению лабораторно практической работы расчет надежности по курсам...
Программа вступительного испытания собеседования для магистерской программы «физика пучков...
Единый тарифно-квалификационный справочник работ и профессий рабочих Выпуск 20 Часть...
Движение заряженных частиц в магнитном поле...
Основные типы ускорителей заряженных частиц...
Рабочая учебная программа дисциплины Материалы электронной техники Направление подготовки...
Примеры использования сцинтилляционных счетчиков...
Рабочая учебная программа дисциплины Технология и оборудование производства изделий электронной...



Загрузка...
скачать
Методические особенности проведения испытаний изделий электронной техники на устойчивость к эффектам одиночных событий в пучках тяжелых заряженных частиц ускорительного комплекса ТВН ИТЭФ


В.Ф Зинченко, ФГУП «НИИП»





Радиационные условия КП







Вид

излучения




Состав


Энергия частиц, МэВ


Плотность потока, м-2 с-1


ГКЛ


Протоны

a- частицы

Тяжелые ионы




102…1015



1,5×104

1,0×103

1,2×101


СКЛ



Протоны

Тяжелые ионы




1…104

1…106



107…108

106


ЕРПЗ



Протоны



1…30

>30




3×1011

2×108



Наибольшую опасность с точки зрения генерации ЭОС представляют высокие орбиты ( ГСО, ВЭО )


Расчет энергии заряженных частиц ускорителей У-10, УК ИТЭФ


^ Кинетическая энергия ускоренного пучка рассчитывается по измеренному значению частоты ускоряющего поля в в кольцевом ускорителе на момент вывода пучка fвч, кратному частоте обращения пучка fo = fвч /h , h=const, по формуле


Е
(1)
k = -


где ^ L - длина равновесной орбиты 222,7 м для синхротрона УК и 251,2 м для синхротрона У-10, с – скорость света, Z и m – зарядовое число и масса ускоряемой частицы, и частота обращения пучка связана с измеряемой на момент вывода пучка частотой ускоряющего поля. В рассматриваемом диапазоне энергий пучка (до 500 МэВ/н) вместо (1) можно использовать упрощенную формулу


Е
(2)

k =


Режимы вывода пучка на ускорителе УК, ИТЭФ


^ Быстрый вывод пучка осуществляется на растущем магнитном поле, причем момент вывода Твыв1 в диапазоне от То до Тпл задает энергию частиц пучка в диапазоне от Емин до Емакс. Медленный вывод пучка осуществляется на плато магнитного цикла; при этом момент вывода Твыв2 выбирается из условия Твыв2³ Тпл, и энергия частиц в пучке соответствует Емакс.



Е

Т

Емакс

Емин

Твыв1

Твыв2

То

Тпл

Магнитный цикл ускорителя


Характеристики пучков заряженных частиц ускорителей У-10, УК ИТЭФ при проведении испытаний ИЭТ



^ Вид частиц

Энергия, ГэВ

«Быстрый» вывод»

«Медленный» вывод

Доза
за имп., рад


Макс. мощн. дозы
в банче, рад/с


^ Интегр. поток
за имп., см
2

Длит. имп. (пакета), мс

Доза
за имп., рад


Макс. мощн. дозы
в банче, рад/с


Интегр. поток
за имп., см
2

Длит. имп. (пакета), мс


Протоны


0,07… 0,4

5 …17

7∙106... 3∙107

1,5∙107 … 2∙108

4...9∙10-4














^ Ионы углерода


2,4













0,3… 0,8

5∙104… 2∙105

1,5…

6∙105

40…60


Ионы железа


4,5…5,5

4,3…16

6∙106... 4∙107

4,5∙104…2∙105

6… 11∙10-4















^ Определение энергии протонов в пучке ускорителя У-10




Зависимость поглощенной энергии в СД от толщины защиты для энергий протонов Е ≤ 100 МэВ


Дозиметрическое сопровождение испытаний ИЭТ в пучках протонов и ионов

^ Определение полного флюенса ТЗЧ и протонов - с помощью ТЛД ИС-7, толщина 1 мм, плотность 2,25 г/см3.


Протоны


Фпрот [cм-2] = 6,25∙104 D /L(Ep)



где D, рад] - доза, измеренная ТЛД за сеанс облучения,

L(Ep), МэВ см2/мг - ЛПЭ протонов


Тяжелые ионы


Фион [cм-2] = 6,25∙107 D m/ Епогл


где D, рад - доза, измеренная ТЛД за сеанс облучения,

m, г/см2 - массовая толщина детектора,

Епогл, МэВ - поглощенная энергия тяжелого иона в детекторе, рассчитанная по программе SRIM.


^ Трековые детекторы ТЗЧ - лавсан, слюда


Для контроля интенсивности пучка частиц - кремниевый pin-диод



^ Форма импульса ТЗЧ ускорителя У-10 ИТЭФ











^ Форма импульса ионов углерода на «медленном» выводе ускорителя У-10 ИТЭФ. Энергия иона 3,6 ГэВ, доза за импульс 0,42 Р.

Форма импульса ионов железа на «быстром» выводе ускорителя У-10 ИТЭФ. Энергия иона 9,0 ГэВ, доза за импульс 5,5 Р.













^ Форма импульса протонов на «быстром» выводе ускорителя У-10 ИТЭФ. Энергия протонов 400 МэВ, доза за импульс 7,5 Р.







^ Определение эффективных ЛПЭ тяжелых ионов в активной области ИЭТ


Ионы серебра в кремнии


Е, МэВ

L, МэВ·см2/мг

R, мкм

σR, мкм

300

54,5

30

0,8

500

52,2

46,3

1,35

1000

45,1

91

2,9

1500

39,5

142

4,3

2000

34,9

200

6,2

3000

28,3

338

10,7

4000

23,9

503

17,5

5000

20,8

700

26,0

7000

16,8

1160

42,0

8000

15,3

1430

57,0





^ Ионы железа в кремнии


Е, МэВ

L, МэВ·см2/мг

R, мкм

σR, мкм

100

30,2

17,5

0,6

200

26,1

32,9

1,0

300

23,1

50,4

1,5

500

19,6

91,6

3,1

1000

13,3

229,0

8,6

2000

8,4

647

23,0

3000

6,25

1250

45,0

5000

4,3

2950

121,0

10000

2,7

9570

410









Зависимость средних ЛПЭ ионов железа в слое кремния толщиной 30 мкм от начальной энергии ионов. Учитывается ослабление частиц в выходной фольге (сталь 100 мкм) и корпусе ИС (пластик, 500 мкм, ρ = 2 г/см3)





Зависимость начальной энергии ионов железа от толщины корпуса ИС dK (пластик, ρ = 2 г/см3), при которой на поверхности чувствительного объема ИС энергия частиц составляет около 200 МэВ ( R ≈ 30 мкм в кремнии, ЛПЭ ≈ 25 МэВ∙ см2/мг )


Толщины корпусов исследуемых ИС



^ Номер группы

Наименование ИС

L, мм

1

A42MX16-PQ160I

1.7

АТ89С52-24JI

1.72




2

AT27BV020-90JI

1.34

IR2308S

1.37




3

IRF7103

0.69

UC2842BD1

0.75




4

IR2110S

1.17

AD9762AR

1.17

Корпус - эпоксидная смола с составом: H – 47%, С – 45%, О – 7%; плотность 1,8 г/см3


Рентгенограммы структуры ИС, полученные с помощью датчика Krystal-X Easy и рентгеновского источника





Микропроцессор KU80386EXTC33, сверху

Микросхема 155ИД1, сверху





^ Микросхема LP2951CN, сверху

Микросхема LP2951CN, сбоку

Для получения максимально возможных ЛПЭ тяжелых ионов в чувствительном объеме ИЭТ (ионы железа, 25 МэВ см2/мг) и одновременно удовлетворяя условию, чтобы пробег ионов железа в кремнии был не менее 35 - 40 микрон, необходимо, чтобы энергия ионов железа на выходе из корпуса составляла величину порядка 200 - 250 МэВ. Соответственно, для рассматриваемых четырех групп корпусов начальные энергии ионов должны иметь значения:

группа 1: Е0 ~ 3900 – 4100 MэВ

группа 2: Е0 ~ 3500 – 3700 MэВ

группа 3: Е0 ~ 2700 – 2900 MэВ

группа 4: Е0 ~ 3350 – 3450 MэВ


При наклонном падении эффективные ЛПЭ в чувствительном объеме можно увеличить примерно в 1,5 раза.


Оценка порога коллективных эффектов в ИЭТ по результатам испытаний на установке РИУС-5



^ Тип изделия

Пороговая мощность дозы, отн. ед.

Ток потребления изделия, мА


Время восстановления,

tВОСТ

Наличие ТЭ

UC2842BD1

ШИМ - контроллер

3,7∙108

162*

>2 c

ТЭ

ADSP2185LBSТ-210,

процессор

1,4∙109

25,0*

>2 c

ТЭ

AT89C52-24JI,

контроллер

7,0∙108

240*

> 3 с

ТЭ


*- ток потребления при ТЭ ограничен установкой тока стабилизации источника питания


^ Влияние пробега ионов на сечение защелки






Зависимость сечения защелки для ИС статического ОЗУ от ЛПЭ тяжелых длиннопробежных ионов и осколков деления Cf-252. Ионы Br с энергией 52 МэВ имеют пробег, сопоставимый с пробегом осколков деления


^ Зависимость сечения сбоев в 4М СОЗУ от типа ТЗЧ




Выводы


Разработаны методики метрологической аттестации характеристик ТЗЧ в пучках высокоэнергетических протонов и тяжелых ионов ускорителей ОИЯИ, ИТЭФ. Предложены методы мониторинга флюенса ТЗЧ при испытаниях ИЭТ на устойчивость к ЭОС


Экспериментальная база ускорителей ТЗЧ ОИЯИ, Дубна и ИТЭФ, Москва позволяет получить все характеристики ЭОС, необходимые для прогнозирования вероятности бессбойного функционирования аппаратуры КА в заданной радиационной обстановке космического пространства


Источники импульсного тормозного излучения, например, установка РИУС-5, позволяют на стадии предварительных исследований выявить ИЭТ, чувствительные к необратимым отказам типа тиристорного эффекта.


Наблюдается корреляция между чувствительностью ИЭТ к тиристорному эффекту при действии одиночных ТЗЧ и импульсного тормозного излучения




Скачать 151,36 Kb.
оставить комментарий
Дата10.03.2012
Размер151,36 Kb.
ТипДокументы, Образовательные материалы
Добавить документ в свой блог или на сайт

Ваша оценка этого документа будет первой.
Ваша оценка:
Разместите кнопку на своём сайте или блоге:
rudocs.exdat.com

Загрузка...
База данных защищена авторским правом ©exdat 2000-2017
При копировании материала укажите ссылку
обратиться к администрации
Анализ
Справочники
Сценарии
Рефераты
Курсовые работы
Авторефераты
Программы
Методички
Документы
Понятия

опубликовать
Загрузка...
Документы

наверх