一種太空飛行器器件位移損傷劑量探測方法
2023-04-27 09:50:06 2
專利名稱：一種太空飛行器器件位移損傷劑量探測方法
技術領域：
本發明涉及一種太空飛行器器件位移損傷劑量探測方法，屬於核技術中的輻射探測技
術領域。
背景技術：
航天飛行器中的各種電子器件和光電器件容易受到宇宙空間輻射環境的影B向，因 此在太空飛行器設計之初選擇器件時必須考慮輻射效應對其的影響，以保證各種元器件在空間 輻射環境中能夠正常完成預定的功能。這些電子器件和光電器件處於空間輻射環境下，會 產生位移損傷效應，造成器件性能下降。因此，在其投入實際使用之前，必須對其抗位移損 傷效應能力進行測試評估。 由於宇宙空間輻射環境是由不同能量、多種成分粒子組成的複合環境，在地面上 完全模擬重現是不可能或者不經濟的。太空飛行器件抗位移損傷效應研究的一個重要內容就是 建立起某種等效性原理，通過地面少量實驗並結合理論模式來預測某器件在宇宙空間輻射 環境中由於位移損傷帶來的性能衰降。 對於移位損傷等效性關係，目前國際上通行的做法是給出移位損傷劑量模型，把 空間不同成分輻射粒子的位移損傷效應等效成某種單一能量的粒子的位移損傷劑量，在地 面環境下用單一能量的高能粒子模擬源輻照器件達到相應位移損傷劑量。因此，位移損傷 劑量的探測就成為太空飛行器各種器件抗位移損傷效應能力測試評估的關鍵。
現有的位移損傷劑量探測方法主要有兩種。第一種是由電離總劑量推出或用法拉 第筒測出粒子注量，然後由粒子注量推出位移損傷劑量。這種方法的缺點在於通常地面輻 射模擬源都不是嚴格的單能，在電離總劑量轉化成注量過程中存在較大誤差。而且，在樣品 點處，次級輻射會對電離總劑量產生不確定性幹擾。第二種是直接探測位移損傷劑量，目前 有用LED(位移損傷敏感元件)作為探測器探測位移損傷劑量，其缺點是在測試時光學耦合 產生的誤差較大，並且測試複雜度高。
發明內容
本發明的目的是為解決太空飛行器各種器件抗位移損傷效應能力測試評估時的位移 損傷劑量測試問題，提供一種太空飛行器器件位移損傷劑量探測方法。其基本原理是，採用集成 了 LED與PD(光電探測器)的光電耦合器，利用歸一化CTR倒數的增量對位移損傷劑量成 線性響應關係，從而探測位移損傷劑量。
本發明的技術解決方案如下 —種太空飛行器器件位移損傷劑量探測方法，包括以下步驟 步驟一、使用輻射源對光電耦合器進行刻度，獲得歸一化時光電耦合器的電流傳 輸比倒數的增量Al/nCTR與位移損傷劑量的響應曲線。其中，Al/nCTR = CTR0/CTR-1， CTR為光電耦合器的電流傳輸比，CTR0為光電耦合器未輻照時的初始電流傳輸比。
所述光電耦合器集成有LED與PD 。
步驟二、用地面位移損傷效應測試評估輻射源對光電耦合器進行輻照，獲得光電 耦合器電流傳輸比倒數的增量Al/nCTR。 首先，獲取此時光電耦合器的初始電流傳輸比CTR1 。然後，用輻射源對光電耦合器 進行照射，得到輻照後光電耦合器的電流傳輸比CTR2。之後，將CTR2除以CTR1，得到歸一 化後的電流傳輸比nCTR。最後，用nCTR的倒數減去數值1，即CTR1/CTR2-1，即得到光電耦 合器電流傳輸比倒數的增量Al/nCTR。 步驟三、根據步驟二得到的具體輻照時光電耦合器電流傳輸比倒數的增量A 1/ nCTR〃 ，在經步驟一得到的響應曲線中查找出與之對應的位移損傷劑量值，即可探測出此 時的位移損傷劑量。 步驟四、當對待檢測器件進行抗位移損傷效應能力測試評估時，用步驟三得到的
位移損傷劑量除以輻射源對光電耦合器進行照射的輻照時間，得到光電耦合器所處的輻照
點的劑量率。然後把待檢測器件放到該輻照點進行輻照，輻照時間等於該待檢測器件的評
估劑量除以輻照點的劑量率。此時，就可對經過輻照的待檢測器件進行性能檢測，看其是否
達到在此位移損傷評估劑量下的性能要求。 有益效果 本發明方法對比電離總劑量轉換得到位移損傷劑量的傳統方法，克服了通常試驗 模擬源非理想單能及次級輻射的影響，且相比現在的僅用LED做位移損傷探測，測試系統 簡單實用，消除了光學耦合引入的誤差。
圖1為實施例中歸一化CTR倒數的增量與對位移損傷劑量的響應曲線示意圖。
具體實施例方式
下面結合附圖及實施例對本發明作進一步詳細說明。
實施例 假設某次航天任務中的太空飛行器太陽電池單元要求能夠接受位移損傷劑量為 5X106j/10g，需要對某型待選太陽能電池進行抗位移損傷效應考核，選用輻照源電子加速 器對該太陽能電池進行位移損傷劑量為5X106J/10g的抗輻照試驗。 步驟一、使用輻射源對光電耦合器進行刻度，獲得歸一化時光電耦合器的電流傳 輸比倒數的增量Al/nCTR與位移損傷劑量的響應曲線，響應曲線如圖l所示。其中，Al/ nCTR = CTR0/CTR-1， CTR為光電耦合器的電流傳輸比，CTRO為光電耦合器未輻照時的初始 電流傳輸比。 所述光電耦合器集成有LED與PD 。 步驟二、用地面位移損傷效應測試評估輻射源對光電耦合器進行輻照，獲得光電 耦合器電流傳輸比倒數的增量Al/nCTR。 首先，獲取此時光電耦合器的初始電流傳輸比CTR1為1. 60。然後，用輻射源對光 電耦合器進行照射，輻照1小時後得到輻照後光電耦合器的電流傳輸比CTR2為1. 45。之 後，將CTR2除以CTR1，得到歸一化後的電流傳輸比nCTR為0. 91。最後，用nCTR的倒數減 去數值1，即CTR1/CTR2-1，即得到光電耦合器電流傳輸比倒數的增量A 1/nCTR為0. 1。
步驟三、根據步驟二得到的具體輻照時光電耦合器電流傳輸比倒數的增量A 1/ nCTR〃 ，在經步驟一得到的響應曲線中查找出與之對應的位移損傷劑量值為2X106J/10g， 即探測出了在該狀態下輻照1小時的位移損傷劑量為2X106J/10g。 步驟四、當對待檢測太陽能電池進行抗位移損傷效應能力測試評估時，用步驟三 得到的位移損傷劑量除以輻射源對光電耦合器進行照射的輻照時間，得到光電耦合器所處 的輻照點的劑量率。 太陽能電池評估所需位移損傷劑量為5X106j/10g，輻射源輻照1小時劑量為 2X 106J/10g，因此把太陽能電池放到步驟一輻照點處，在相同狀態下輻照2. 5小時，輻照後 太陽能電池接受的位移損傷劑量即為5X106J/10g。此時，就可對太陽能電池進行性能檢 測，看其是否達到在此任務下的性能要求。
權利要求
一種太空飛行器器件位移損傷劑量探測方法，其特徵在於包括以下步驟步驟一、使用輻射源對光電耦合器進行刻度，獲得歸一化時光電耦合器的電流傳輸比倒數的增量Δ1/nCTR與位移損傷劑量的響應曲線，其中，Δ1/nCTR＝CTR0/CTR-1，CTR為光電耦合器的電流傳輸比，CTR0為光電耦合器未輻照時的初始電流傳輸比；所述光電耦合器集成有LED與PD；步驟二、用地面位移損傷效應測試評估輻射源對光電耦合器進行輻照，獲得光電耦合器電流傳輸比倒數的增量Δ1/nCTR″；首先，獲取此時光電耦合器的初始電流傳輸比CTR1；然後，用輻射源對光電耦合器進行照射，得到輻照後光電耦合器的電流傳輸比CTR2；之後，將CTR2除以CTR1，得到歸一化後的電流傳輸比nCTR；最後，用nCTR的倒數減去數值1，即CTR1/CTR2-1，即得到光電耦合器電流傳輸比倒數的增量Δ1/nCTR″；步驟三、根據步驟二得到的具體輻照時光電耦合器電流傳輸比倒數的增量Δ1/nCTR″，在經步驟一得到的響應曲線中查找出與之對應的位移損傷劑量值，即可探測出此時的位移損傷劑量；步驟四、當對待檢測器件進行抗位移損傷效應能力測試評估時，用步驟三得到的位移損傷劑量除以輻射源對光電耦合器進行照射的輻照時間，得到光電耦合器所處的輻照點的劑量率；然後把待檢測器件放到該輻照點進行輻照，輻照時間等於該待檢測器件的評估劑量除以輻照點的劑量率；此時，就可對經過輻照的待檢測器件進行性能檢測，看其是否達到在此位移損傷評估劑量下的性能要求。
全文摘要
本發明公開了一種太空飛行器器件位移損傷劑量探測方法，屬於核技術中的輻射探測技術領域。首先使用輻射源對集成有LED與PD的光電耦合器進行刻度，獲得歸一化時光電耦合器的電流傳輸比倒數的增量與位移損傷劑量的響應曲線。然後用地面位移損傷效應測試評估輻射源對光電耦合器進行輻照，獲得光電耦合器電流傳輸比倒數的增量。根據具體輻照時光電耦合器電流傳輸比倒數的增量，響應曲線中查找出與之對應的位移損傷劑量值，即可探測出此時的位移損傷劑量。本發明克服了通常試驗模擬源非理想單能及次級輻射的影響；相比現有的僅用LED做位移損傷探測，測試系統簡單實用，消除了光學耦合引入的誤差。
文檔編號G01R31/00GK101697000SQ20091023575
公開日2010年4月21日 申請日期2009年10月13日 優先權日2009年10月13日
發明者馮展祖, 楊生勝, 王雲飛, 高欣 申請人:中國航天科技集團公司第五研究院第五一〇研究所;