基本介紹
- 中文名：核與空間輻射效應及加固技術
- 外文名：Nuclearand space radiation effects and reinforcement technology
空間輻射環境與太空飛行器各系統相互作用產生的效應。空間輻射環境主要指空間高能帶電粒子環境和來自太陽的高能電磁輻射。造成的輻射效應主要有材料的加速老化、電子和光學器件性能衰退、失效或功能受到干擾，人員或其他生物健康受損，甚至危及生命。按照造成輻射效應的機制，可分為總劑量效應、輻射損傷效應和單粒子效應三大類。
為保證電子系統、儀器等在輻射環境中仍能完好並可靠地完成各種預定功能而採取的各種技術措施。為了進行抗輻射加固工作，首先須了解輻射環境和輻射效應損傷機制。其次，根據抗輻射指標和電子系統所要完成的性能要求制訂失效判據。然後，按照合理的安全係數進行加固設計。從器件生產、電路設計到組裝成電子系統，每個環節都可加固，但是元件、器件的加固，是整個加固工作的基礎。
半導體分立器件的加固，主要從材料、結構和工藝三方面考慮。原則上，應選擇低載流子壽命或高摻雜的材料，即選用低阻材料。結構設計應儘可能做到薄基區、重摻雜、小尺寸（特別是結面積），儘量提高器件的增益和頻寬。在工藝方面，需要掌握淺結擴散，以及合適的鈍化層材料及厚度。封裝要使管殼與管芯間保持高真空或充填適當的填充材料。器件內部採用鋁線互聯。通過電參數篩選和預輻照退火篩選，優選出抗輻射能力較強的器件，也可獲得一定的加固效果。
單元線路的加固需要設計各種補償電路，用以減小輻射影響。常用的電路有達林頓電路（補償中子輻照引起的增益下降）、電晶體對電路(補償瞬時光電流)、集電極阻抗補償電路、基極－發射極間阻抗補償電路、發射極負載補償電路等。為此，要求選擇出性能一致的器件。
積體電路的加固原則上與分立器件一樣。但是，還須解決寄生結和閉鎖現象等特殊問題，方法是採用介質隔離和薄膜電阻，儘量使反偏結工作於低壓等條件下。
電子系統的加固是一項綜合而複雜的工作。首先對整個電子系統進行易損性和輻射靈敏度的分析，利用分配法加固和平衡加固原理，提出子系統或各個部分的抗輻射指標。隨後對子系統和部件確定輻射容限，挑選元件和器件，或對元件和器件提出加固要求。在單元電路加固的基礎上，儘量少用有源元件和高阻值電阻，設法降低功率損耗，提高邏輯靈活性，採用限幅器、濾波器或齊納二極體等措施。對於整個系統，還要從禁止結構、充填材料和可靠性等方面考慮。對於瞬時輻射效應，採用時間迴避法或間隙式工作方式比較有效。對於易損部分，可採用局部禁止或雙套以上的複式電路。抗輻射電子系統的設計，應利用計算機進行模擬分析和輔助電路設計，不僅可提高工作效率,而且還可以模擬實驗室很難得到的環境條件,或元件、器件和電路的極限參數對電路的影響。
輻射環境往往是一個綜合的輻射場。每一種輻射可產生數種效應。一種輻射可產生與另一種輻射相同的效應，只是程度有所不同。一個電子系統包含許多個元件、器件和單元電路，加固的電子系統必須經過輻射效應的實際檢驗，才能最終確定其抗輻射能力。
