[發明專利]一種用高能質子進行空間位移損傷效應評估試驗的方法

在審

• 申請號: 201410483982.4
• 申請日: 2014-09-22
• 公開（公告）號: CN104297585A
• 公開（公告）日: 2015-01-21
• 發明（設計）人: 于慶奎;羅磊;張洪偉;孫毅;祝名;唐民
• 申請（專利權）人: 中國空間技術研究院
• 主分類號: G01R31/00
• 分類號: G01R31/00
• 代理公司: 濟南舜源專利事務所有限公司 37205
• 代理人: 李江

技術領域

本發明涉及一種用高能質子進行空間位移損傷效應評估試驗的方法，可用于指導對宇航用器件在空間輻射環境中因位移損傷效應造成的性能退化情況，獲得器件抗位移損傷能力數據，為器件抗輻射加固設計提供依據，也為衛星設計師選擇抗輻射能力滿足要求的器件和進行應用加固設計提供參考數據。

背景技術

空間輻射環境中的高能粒子，如質子，入射航天器電子系統中的器件，會產生位移損傷效應，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試驗評估，獲得器件抗位移損傷能力數據，為器件加固和應用加固提供依據。空間質子能量高、能力范圍寬，能量在0.1-400MeV。在地面實驗室難以完全模擬空間輻射環境，不同能量質子位移損傷不同，需要建立模擬空間連續譜質子位移損傷的方法，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。

現有技術中,給出了利用中子評估中子環境位移損傷的方法,評估空間質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-60γ射線評估空間質子、電子引起的電離總劑量效應，該方法不適用于評估空間輻射環境的位移損傷效應；給出了利用單一能量質子輻照試驗評估CCD器件由空間連續譜質子引起的位移損傷，該方法沒有給出針對航天器內部環境的最佳質子能量選擇方法。

發明內容

本發明的技術解決問題是：克服現有技術的不足，提供了一種用高能質子進行空間位移損傷效應評估試驗的方法，通過計算各種軌道航天器內部輻射環境，分析確定地面位移損傷效應評估試驗用質子，實現了不同軌道航天器用器件位移損傷效應評估，最大程度滿足衛星抗輻射加固設計的需求。

本發明的技術解決方案是：

如圖1所示，本發明提出了一種用高能質子進行空間位移損傷效應評估試驗的方法，步驟如下：

步驟1，航天器內部輻射環境計算，

采用空間環境效應計算軟件，輸入地球軌道航天器的軌道參數值，空間輻射環境模型，航天器屏蔽厚度，計算航天器內部質子微分能譜；

步驟2，選擇質子，

計算出的軌道中航天器內部質子微分譜，由于質子隨能量不是均勻分布的，存在質子注量峰值，選擇注量峰值對應的能量質子作為評估試驗用質子；

步驟3，試驗用質子注量，

計算試驗用質子注量????????????????????????????????????????????????：

，

式中為試驗用質子能量的注量，為能量為的質子非電離能損，為空間質子微分能譜，和分別為空間質子最大能量和最小能量，一般選取0.01MeV-500MeV，為能量為的質子非電離能損。不同能量質子在硅中的非電離能量損如圖2所示；

步驟4，輻照試驗，

用計算確定的能量的質子，輻照器件到規定的注量。輻照后，按產品規范要求進行電測試。

本發明與現有技術相比的有益效果是：

（1）本發明給出了計算不同軌道航天器內部輻射環境過程中，計算程序的選擇、空間環境模型選擇、航天器軌道參數選擇、航天器屏蔽厚度選擇等要求，有利于航天器內部輻射環境計算的工程化開展；

（2）本發明給出了根據航天器內部質子譜峰值對應的質子能量，作為地面試驗用質子的能量，可以使地面評估試驗比以往更有可操作性，評估結果更準確。

附圖說明

圖1為本發明方法流程圖；

圖2為不同能量質子在硅中的非電離能量損；

圖3為低地球軌道（LEO）質子微分能譜；

圖4為地球同步軌道（GEO）質子微分能譜。

具體實施方式

下面結合附圖與實施例對本發明作進一步的說明。

如圖1所示，本發明提出了一種用高能質子進行空間位移損傷效應評估試驗的方法，步驟如下：

步驟1，航天器內部輻射環境計算

采用空間環境效應計算軟件，輸入地球軌道航天器的軌道參數值，空間輻射環境模型，航天器屏蔽厚度，計算航天器內部質子微分能譜。

步驟2，選擇質子

計算出的軌道中航天器內部質子微分譜，由于質子隨能量不是均勻分布的，存在質子注量峰值，選擇注量峰值對應的能量質子作為評估試驗用質子。

步驟3，試驗用質子注量

計算試驗用質子注量：

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