輻射效應(yīng)的快速概述

在我們深入研究輻射如何影響高速ADC的一些細(xì)節(jié)之前，我們必須首先更多地了解輻射效應(yīng)。這將是一個(gè)由多部分組成的系列文章，通過(guò)幾篇博客，我們將研究存在哪些類型的效應(yīng)，隨后我們將研究其中幾種效應(yīng)如何具體影響高速ADC。

當(dāng)設(shè)備被放置在惡劣的太空環(huán)境中時(shí)，它可能會(huì)看到可能導(dǎo)致不同類型的不良行為的輻射。這就是為什么我們使用德克薩斯A&M大學(xué)的回旋加速器等設(shè)施在美國(guó)和世界各地。例如，這些設(shè)施使我們能夠?qū)⒃O(shè)備暴露在輻射中，以在將設(shè)備放入衛(wèi)星上的應(yīng)用程序之前測(cè)量性能。與可以更換故障設(shè)備的地面應(yīng)用不同，一旦設(shè)備發(fā)射到太空，就沒(méi)有辦法輕松更換它。至少這是一個(gè)非常昂貴的冒險(xiǎn)。

我想我們中的許多人都可以回憶起哈勃望遠(yuǎn)鏡的早期問(wèn)題。我相信，對(duì)于所有有關(guān)人員來(lái)說(shuō)，這些都是痛苦的回憶。雖然問(wèn)題不在于太空輻射，而在于設(shè)計(jì)缺陷，但一旦發(fā)射，維修困難仍然是一個(gè)問(wèn)題。通過(guò)地球上的輻射測(cè)試設(shè)備，我們可以給自己信心，相信它們可以在惡劣的、富含輻射的太空環(huán)境中生存?，F(xiàn)在我們對(duì)為什么要進(jìn)行輻射測(cè)試有了一點(diǎn)了解，讓我們來(lái)看看我們可能遇到的不同影響的概述。

通常，觀察到的效應(yīng)有兩種類型：累積效應(yīng)和單事件效應(yīng) （SEE）。在設(shè)備反復(fù)暴露于輻射并且設(shè)備性能開(kāi)始以某種方式發(fā)生變化后，累積效應(yīng)會(huì)在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)發(fā)生。在累積效應(yīng)的情況下，設(shè)備的復(fù)位或電源循環(huán)不會(huì)使設(shè)備返回到其標(biāo)稱工作狀態(tài)。這些累積效應(yīng)導(dǎo)致設(shè)備性能從“半永久性”到永久性的轉(zhuǎn)變。我之所以使用術(shù)語(yǔ)半永久性，是因?yàn)樵谶@種情況下，輻射引起的效應(yīng)不會(huì)通過(guò)設(shè)備復(fù)位或電源循環(huán)來(lái)消除，而是可能隨著時(shí)間的推移或通過(guò)高溫暴露而退火。我不會(huì)在這里詳細(xì)介紹這個(gè)退火過(guò)程。出于本博客的目的，我們將假設(shè)累積效應(yīng)保留在設(shè)備中。

輻射效應(yīng) – 累積和單事件效應(yīng)

就累積效應(yīng)而言，主要分為兩類，即總電離劑量（TID）和位移損傷。在考慮TID效應(yīng)時(shí)，這些效應(yīng)通常會(huì)在器件生命周期內(nèi)發(fā)生很長(zhǎng)時(shí)間。在測(cè)試TID效應(yīng)時(shí)，設(shè)備會(huì)暴露在輻射中，直到達(dá)到一定劑量。劑量定義了所執(zhí)行的TID測(cè)試的類型。有兩種類型，低劑量率（LDR）和高劑量率（HDR）。一般來(lái)說(shuō)，小于或等于30mrad/s的曝光被認(rèn)為是LDR，50 – 300 rad/s范圍內(nèi)的曝光被認(rèn)為是HDR?？傠婋x劑量在30 kRad至100kRad的范圍內(nèi)是相當(dāng)常見(jiàn)的。目的是將設(shè)備暴露在大量輻射下，以衡量其在空間應(yīng)用中的壽命性能。

通常，設(shè)備將在輻射暴露之前進(jìn)行測(cè)試，以確定基線性能。然后，它將暴露于特定劑量率的輻射（LDR或HDR）一段時(shí)間，以達(dá)到所需的總電離劑量。暴露在輻射下后，設(shè)備將被重新測(cè)試以確定性能的任何變化。在輻射暴露期間，設(shè)備將偏置到正常工作模式，以模擬設(shè)備在太空應(yīng)用中看到的相同條件。

累積效應(yīng) – TID 和位移傷害

位移損傷發(fā)生在來(lái)自輻射的離子撞擊設(shè)備并因此從構(gòu)成設(shè)備的材料中置換原子的地方。這種位移可能導(dǎo)致晶格空位或間隙。這些原子隨后可以重新組合或形成穩(wěn)定的缺陷。出于本博客系列的目的，將更多地強(qiáng)調(diào)TID效應(yīng)，而不是位移損害。

審核編輯：郭婷