一種用高能質(zhì)子進行空間位移損傷效應(yīng)評估試驗的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用高能質(zhì)子進行空間位移損傷效應(yīng)評估試驗的方法，步驟如下：步驟1，航天器內(nèi)部輻射環(huán)境計算，采用空間環(huán)境效應(yīng)計算軟件，輸入地球軌道航天器的軌道參數(shù)值，空間輻射環(huán)境模型，航天器屏蔽厚度，計算航天器內(nèi)部質(zhì)子微分能譜；步驟2，選擇質(zhì)子，計算出的軌道中航天器內(nèi)部質(zhì)子微分譜，由于質(zhì)子隨能量不是均勻分布的，存在質(zhì)子注量峰值，選擇注量峰值對應(yīng)的能量質(zhì)子作為評估試驗用質(zhì)子；步驟3，試驗用質(zhì)子注量，計算試驗用質(zhì)子注量；步驟4，輻照試驗，用計算確定的能量的質(zhì)子，輻照器件到規(guī)定的注量。輻照后，按產(chǎn)品規(guī)范要求進行電測試。
【專利說明】一種用高能質(zhì)子進行空間位移損傷效應(yīng)評估試驗的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種用高能質(zhì)子進行空間位移損傷效應(yīng)評估試驗的方法，可用于指導(dǎo) 對宇航用器件在空間輻射環(huán)境中因位移損傷效應(yīng)造成的性能退化情況，獲得器件抗位移損 傷能力數(shù)據(jù)，為器件抗輻射加固設(shè)計提供依據(jù)，也為衛(wèi)星設(shè)計師選擇抗輻射能力滿足要求 的器件和進行應(yīng)用加固設(shè)計提供參考數(shù)據(jù)。

【背景技術(shù)】
[0002] 空間輻射環(huán)境中的高能粒子，如質(zhì)子，入射航天器電子系統(tǒng)中的器件，會產(chǎn)生位移 損傷效應(yīng)，造成航天器用器件性能退化，甚至失效。航天器用器件需進行位移效應(yīng)試驗評 估，獲得器件抗位移損傷能力數(shù)據(jù)，為器件加固和應(yīng)用加固提供依據(jù)?？臻g質(zhì)子能量高、能 力范圍寬，能量在〇. l-400MeV。在地面實驗室難以完全模擬空間輻射環(huán)境，不同能量質(zhì)子位 移損傷不同，需要建立模擬空間連續(xù)譜質(zhì)子位移損傷的方法，給出試驗用粒子的選擇方法， 包括試驗粒子種類和能量的選擇。
[0003] 現(xiàn)有技術(shù)中，給出了利用中子評估中子環(huán)境位移損傷的方法，評估空間質(zhì)子引起 的位移損傷存在不同輻射源等效問題，目前，不同輻射源等效問題尚未完全解決；給出了利 用鈷-60 Y射線評估空間質(zhì)子、電子引起的電離總劑量效應(yīng)，該方法不適用于評估空間輻 射環(huán)境的位移損傷效應(yīng)；給出了利用單一能量質(zhì)子輻照試驗評估CCD器件由空間連續(xù)譜質(zhì) 子引起的位移損傷，該方法沒有給出針對航天器內(nèi)部環(huán)境的最佳質(zhì)子能量選擇方法。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的技術(shù)解決問題是：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種用高能質(zhì)子進行空 間位移損傷效應(yīng)評估試驗的方法，通過計算各種軌道航天器內(nèi)部輻射環(huán)境，分析確定地面 位移損傷效應(yīng)評估試驗用質(zhì)子，實現(xiàn)了不同軌道航天器用器件位移損傷效應(yīng)評估，最大程 度滿足衛(wèi)星抗輻射加固設(shè)計的需求。
[0005] 本發(fā)明的技術(shù)解決方案是： 如圖1所示，本發(fā)明提出了一種用高能質(zhì)子進行空間位移損傷效應(yīng)評估試驗的方法， 步驟如下： 步驟1，航天器內(nèi)部輻射環(huán)境計算， 采用空間環(huán)境效應(yīng)計算軟件，輸入地球軌道航天器的軌道參數(shù)值，空間輻射環(huán)境模型， 航天器屏蔽厚度，計算航天器內(nèi)部質(zhì)子微分能譜； 步驟2,選擇質(zhì)子， 計算出的軌道中航天器內(nèi)部質(zhì)子微分譜，由于質(zhì)子隨能量不是均勻分布的，存在質(zhì)子 注量峰值，選擇注量峰值對應(yīng)的能量質(zhì)子作為評估試驗用質(zhì)子； 步驟3,試驗用質(zhì)子注量， 計算試驗用質(zhì)子注量:

【權(quán)利要求】
1. 一種用高能質(zhì)子進行空間位移損傷效應(yīng)評估試驗的方法，其特征在于該方法包括如 下步驟： 步驟1，航天器內(nèi)部輻射環(huán)境計算， 采用空間環(huán)境效應(yīng)計算軟件，輸入地球軌道航天器的軌道參數(shù)值，空間輻射環(huán)境模型， 航天器屏蔽厚度，計算航天器內(nèi)部質(zhì)子微分能譜； 步驟2,選擇質(zhì)子， 計算出的軌道中航天器內(nèi)部質(zhì)子微分譜，由于質(zhì)子隨能量不是均勻分布的，存在質(zhì)子 注量峰值，選擇注量峰值對應(yīng)的能量質(zhì)子作為評估試驗用質(zhì)子； 步驟3,試驗用質(zhì)子注量， 計算試驗用質(zhì)子注量:
式中為試驗用質(zhì)子能量Λ的注量，
為能量為￡的質(zhì)子非電離能 損，/Ρ5為空間質(zhì)子微分能譜
和
分別為空間質(zhì)子最大能量和最小能量，
為能量為扣的質(zhì)子非電離能損； 步驟4,輻照試驗， 用所述步驟2計算確定的所述能量質(zhì)子，輻照器件到根據(jù)所述步驟3所述質(zhì)子注量，輻 照后，按產(chǎn)品規(guī)范要求進行電測試。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用高能質(zhì)子進行空間位移損傷效應(yīng)評估試驗的方法，其特征 在于：所述空間質(zhì)子最大能量
和最小能量
取值范圍是0. 01MeV-500MeV。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的用高能質(zhì)子進行空間位移損傷效應(yīng)評估試驗的方法，其特征 在于：所述空間質(zhì)子最大能量
為500MeV，所述空間質(zhì)子最小能量
為0. OlMeV。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的用高能質(zhì)子進行空間位移損傷效應(yīng)評估試驗的方法， 其特征在于： 所述步驟1中，所述空間環(huán)境效應(yīng)計算軟件采用PACE RADIATION或CR￡ME， 所述地球軌道航天器的軌道參數(shù)值取空間站軌道參數(shù)值為400kmX400km和28°，所 述空間輻射環(huán)境模型采用AP8模型，太陽質(zhì)子采用ESP模型，所述ESP模型的參數(shù)值為7年 太陽高年和90%置信度，所述航天器屏蔽厚度為3mm、10mm或30mm。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的用高能質(zhì)子進行空間位移損傷效應(yīng)評估試驗的方法，其特征 在于： 所述步驟2中，所述質(zhì)子微分譜為低地球軌道質(zhì)子微分能譜，所述注量峰值對應(yīng)的能 量在50MeV。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的用高能質(zhì)子進行空間位移損傷效應(yīng)評估試驗的方法，其特征 在于： 所述步驟3中，計算試驗用質(zhì)子注量
根據(jù)所述試驗用質(zhì)子注量
的計算公式，計算低地球軌道航天器內(nèi)部器件位移損 傷試驗用的質(zhì)子注i

7. 根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的用高能質(zhì)子進行空間位移損傷效應(yīng)評估試驗的方法， 其特征在于： 所述步驟1中，所述空間環(huán)境效應(yīng)計算軟件采用PACE RADIATION或CR￡ME，所述地球 軌道航天器的軌道參數(shù)值取航天器軌道高度和傾角為36000km和0°，所述空間輻射環(huán)境 模型采用AP8模型，太陽質(zhì)子采用ESP模型，所述ESP模型的參數(shù)值為7年太陽高年和90% 置信度，所述航天器屏蔽厚度為3mm、10mm或30_。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的用高能質(zhì)子進行空間位移損傷效應(yīng)評估試驗的方法，其特征 在于： 所述步驟2中，所述質(zhì)子微分譜為地球同步軌道質(zhì)子微分能譜，所述注量峰值對應(yīng)的 能量在20MeV。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的用高能質(zhì)子進行空間位移損傷效應(yīng)評估試驗的方法，其特征 在于： 所述步驟3中，計算試驗用質(zhì)子注量
根據(jù)所述試驗用質(zhì)子注|?:Φ(母)的計算公式，計算地球同步軌道航天器內(nèi)部器件位移 損傷試驗用的質(zhì)子注量

10. 根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的用高能質(zhì)子進行空間位移損傷效應(yīng)評估試驗的方法， 其特征在于：所述航天器屏蔽的材質(zhì)為鋁。
【文檔編號】G01R31/00GK104297585SQ201410483982
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2014年9月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月22日
【發(fā)明者】于慶奎, 羅磊, 張洪偉, 孫毅, 祝名, 唐民 申請人:中國空間技術(shù)研究院