首先,一個(gè)部件將受到的輻射種類因空間環(huán)境類型而異,尤其是軌道水平。Spacescape 分為四個(gè)區(qū)域:
1、許多衛(wèi)星歷史上都位于地球同步軌道 (GEO) 中,由于衛(wèi)星的速度等于地球的自轉(zhuǎn)速度,因此它可以連續(xù)地在地球上的一個(gè)點(diǎn)上空。這些 GEO 軌道海拔約 36,000 公里。
2、還有大約 20,000 公里的中地球軌道 (MEO),用于 GPS 等導(dǎo)航衛(wèi)星。
3、最近。約 100 公里的近地軌道 (LEO) 軌道已變得越來越普遍。該地區(qū)居住著數(shù)千顆小型衛(wèi)星,這些衛(wèi)星成群發(fā)射,正在進(jìn)行大量導(dǎo)航和通信應(yīng)用4、然后是科學(xué)深空和行星任務(wù)。
定義輻射類別
雖然創(chuàng)建這些模擬環(huán)境的方式非常多,但大多數(shù)都屬于 4 個(gè)不同類別之一。即使在給定的類別中,產(chǎn)生的輻射水平也可能有很大差異,具體取決于要求和能力。輻射檢測(cè)分為四類:
1、使用放射性鈷(通常)產(chǎn)生的伽馬射線進(jìn)行總電離劑量 (TID) 測(cè)試。
2、使用閃光 X 射線或來自直線加速器 (LINAC) 的顆粒生成的劑量率測(cè)試。
3、使用直線加速器進(jìn)行重離子測(cè)試。
4、來自快速中子輻照設(shè)施的中子轟擊。
輻射檢測(cè)詳情
一、總電離劑量測(cè)試使用伽馬射線的 TID 測(cè)試是最常見的輻射測(cè)試。使用鈷產(chǎn)生伽馬射線比其他類型的測(cè)試更便宜,并且可以充分模擬衛(wèi)星中隨時(shí)間推移的暴露。需要注意的是,太空中 TID 型輻射暴露的速率非常低,并且無法在地球上完全模擬緩慢的暴露速率,因?yàn)樗枰荛L(zhǎng)時(shí)間。因此,對(duì)于某些類型的電子元件(特別是 BiCMOS),有必要進(jìn)行所謂的 ELDRS 測(cè)試,即極低劑量率輻射,但即便如此,ELDRS 測(cè)試仍然比太空中的實(shí)際暴露率快,這可能會(huì)使測(cè)試結(jié)果和分析復(fù)雜化。
二、劑量率測(cè)試
第二種輻射測(cè)試使用閃光 X 射線進(jìn)行所謂的劑量率測(cè)試,它使用非??焖籴尫诺母吣?X 射線。閃光 X 射線用于將被測(cè)部件快速暴露在非常高的劑量率、高能量下,其能量水平比 TID 測(cè)試中使用的要高得多,并且模擬了在太空中暴露于非常高能量的事件。實(shí)際能量和劑量率始終很高,但根據(jù)要求可能會(huì)有很大差異。測(cè)試的規(guī)格稱為單粒子 (SE) 要求,可能的問題可能有多種類型,從非常短暫的自我恢復(fù)的“閂鎖”,一直到被測(cè)部件永久死亡的“閂鎖”。
三、重離子測(cè)試
接下來是重離子測(cè)試,其中部件受到質(zhì)子或較重離子的轟擊,這些離子會(huì)給被測(cè)部件帶來極高的能量劑量。直線加速器的重離子可以在很短的時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生非常高的能量劑量,以測(cè)試高水平的單一事件,甚至是所謂的瞬時(shí)劑量,它通常模擬暴露于核彈中。
四、中子轟擊
非常高能量的單粒子和瞬時(shí)劑量也可以通過中子轟擊來模擬,不同之處(與重離子暴露不同)是中子是電中性的,因此它們會(huì)產(chǎn)生與暴露于帶電離子不同的效果。
測(cè)試需要專業(yè)知識(shí)
總而言之,輻射檢測(cè)是一個(gè)非常復(fù)雜和定制的領(lǐng)域,必須由合格的輻射科學(xué)家進(jìn)行規(guī)劃、指定和分析。此外,用于模擬許多不同空間環(huán)境中的輻射的輻射測(cè)試是一個(gè)快速發(fā)展的領(lǐng)域,其方法和要求也在不斷發(fā)展。