[發(fā)明專利]一種基于關節(jié)機器人的單粒子效應測試裝置及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910171748.0
• 申請日: 2019-03-07
• 公開（公告）號: CN109917204B
• 公開（公告）日: 2021-08-17
• 發(fā)明（設計）人: 莫丹;劉杰;孫友梅;段敬來;姚會軍
• 申請（專利權）人: 中國科學院近代物理研究所
• 主分類號: G01R31/00
• 分類號: G01R31/00;G01R31/303
• 代理公司: 北京紀凱知識產(chǎn)權代理有限公司 11245
• 代理人: 謝斌

本發(fā)明涉及一種基于關節(jié)機器人的單粒子效應測試裝置及方法，該裝置包括試驗桌，還包括：器件支架，設置在試驗桌的第一側(cè)，用于擺放測試器件；測量單元，設置在與器件支架相鄰的試驗桌第二側(cè)，用于記錄和測量測試器件上單個或多個待測芯片的位置信息和高度信息；輻照單元，設置在與器件支架相鄰的試驗桌第三側(cè)，用于輸出離子束流；關節(jié)機器人，設置在器件支架、測量單元和輻照單元包圍的試驗桌上，關節(jié)機器人上設有器件夾具，關節(jié)機器人通過器件夾具夾取擺放在器件支架上的測試器件，并實現(xiàn)測試器件的空間位置平移和轉(zhuǎn)動操作。本發(fā)明能夠顯著地提高單粒子效應測試的準確性、穩(wěn)定性和效率，而且可以節(jié)省束流時間，大幅度節(jié)省用戶的試驗費用。

技術領域

本發(fā)明涉及一種宇航器件，尤其是關于一種基于關節(jié)機器人的單粒子效應測試裝置及方法。

背景技術

當宇宙射線中高能離子與宇航器件相互作用時，會在半導體器件中產(chǎn)生一個電流脈沖。如果收集的電荷大于臨界電荷，電路將會翻轉(zhuǎn)。由于一個粒子就有可能引起單粒子翻轉(zhuǎn)，因此把這一現(xiàn)象稱為單粒子效應。單粒子效應會對宇航器件造成軟件錯誤或位翻轉(zhuǎn)、閉鎖、燒毀等危害，擾亂航天器的正常工作，甚至導致災難性的后果。目前，利用重離子加速器產(chǎn)生的高能重離子對宇航器件進行單粒子效應測試，可以推測出宇航器件在空間環(huán)境中的單粒子效應。

重離子加速器可以通過選擇離子的種類、能量和通量，從而進行全面細致的研究，同時也可以通過單粒子效應檢測，驗證宇航器件是否可以在軌不發(fā)生單粒子效應事故。由于重離子加速器的通量高，且在空間幾年的累積通量，因此可以在重離子加速器上很短時間達到統(tǒng)計粒子數(shù)。目前在全球重離子加速器檢驗已經(jīng)成為宇航器件一項重要的考核。國內(nèi)能夠做單粒子檢測的單位有只有兩家，隨著近年來發(fā)射的衛(wèi)星越來越多，單粒子試驗的需求越來越多，每年申請的試驗機時遠遠大于實際批準的試驗機時，試驗機時供應已不能滿足航天需求。因此在試驗機時有限的條件下，提高單粒子效應測試效率是唯一解決途徑。

單粒子效應測試分為真空和大氣兩種條件：當離子能量低(離子能量不夠不足以穿透真空窗)，只能在真空靶室內(nèi)進行；當離子能量高，就不需要在真空靶室內(nèi)進行。由于大氣條件不需要真空環(huán)境，因此試驗效率和穩(wěn)定性更高。

目前大氣條件的單粒子效應測試方案是將宇航器件固定在一個四維平臺上，四維平臺可以實現(xiàn)單個線路板的空間位置移動和旋轉(zhuǎn)操作。大氣環(huán)境下單粒子效應測試需要檢測的試驗數(shù)據(jù)，除去離子種類、能量和通量外，試驗過程中需要測量的數(shù)據(jù)包括輻照芯片的位置和高度、空氣層距離(芯片表面到束流窗的距離)和旋轉(zhuǎn)的角度。現(xiàn)有單粒子效應測試方案中輻照芯片的位置是通過激光器來定位，但由于輻照芯片的高度在宇航器件上高度不一致，測試時輻照芯片的位置不一樣，空氣層也不一樣，因此每一次只能測試一個芯片。現(xiàn)有單粒子效應測試方案中輻照芯片的高度是通過卡尺或直尺來測量，但由于輻照芯片經(jīng)常凸起或凹陷，敏感區(qū)高低相差很大，單一個輻照點的高度很難準確測量。此外，由于單粒子效應測試在試驗終端是有輻照存在，有束流時人必須不在現(xiàn)場，因此每次需要切斷束流，試驗人員才能進去試驗終端進行測量和調(diào)整，再回到遠程測試室進行。這樣頻繁反復，試驗效率特別低。因此研發(fā)出自動化程度高、測量精準、效率高和穩(wěn)定性好的試驗設備成為了迫切需求。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種基于關節(jié)機器人的單粒子效應測試裝置及方法，以提高單粒子效應測試的準確性、穩(wěn)定性以及效率。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術方案：一種基于關節(jié)機器人的單粒子效應測試裝置，包括試驗桌，還包括：器件支架，設置在所述試驗桌的第一側(cè)，用于擺放測試器件；測量單元，設置在與所述器件支架相鄰的所述試驗桌第二側(cè)，用于記錄和測量所述測試器件上單個或多個待測芯片的位置信息和高度信息；輻照單元，設置在與所述器件支架相鄰的所述試驗桌第三側(cè)，用于輸出離子束流；關節(jié)機器人，設置在所述器件支架、測量單元和輻照單元包圍的所述試驗桌上，所述關節(jié)機器人上設有器件夾具，所述關節(jié)機器人通過所述器件夾具夾取擺放在所述器件支架上的測試器件，并實現(xiàn)所述測試器件的空間位置平移和轉(zhuǎn)動操作。