一種用高能質子進行空間位移損傷效應評估試驗的方法
【專利摘要】本發明涉及一種用高能質子進行空間位移損傷效應評估試驗的方法，步驟如下：步驟1，航天器內部輻射環境計算，采用空間環境效應計算軟件，輸入地球軌道航天器的軌道參數值，空間輻射環境模型，航天器屏蔽厚度，計算航天器內部質子微分能譜；步驟2，選擇質子，計算出的軌道中航天器內部質子微分譜，由于質子隨能量不是均勻分布的，存在質子注量峰值，選擇注量峰值對應的能量質子作為評估試驗用質子；步驟3，試驗用質子注量，計算試驗用質子注量；步驟4，輻照試驗，用計算確定的能量的質子，輻照器件到規定的注量。輻照后，按產品規范要求進行電測試。
【專利說明】一種用高能質子進行空間位移損傷效應評估試驗的方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種用高能質子進行空間位移損傷效應評估試驗的方法，可用于指導 對宇航用器件在空間輻射環境中因位移損傷效應造成的性能退化情況，獲得器件抗位移損 傷能力數據，為器件抗輻射加固設計提供依據，也為衛星設計師選擇抗輻射能力滿足要求 的器件和進行應用加固設計提供參考數據。
【背景技術】
[0002] 空間輻射環境中的高能粒子，如質子，入射航天器電子系統中的器件，會產生位移 損傷效應，造成航天器用器件性能退化，甚至失效。航天器用器件需進行位移效應試驗評 估，獲得器件抗位移損傷能力數據，為器件加固和應用加固提供依據。空間質子能量高、能 力范圍寬，能量在〇. l-400MeV。在地面實驗室難以完全模擬空間輻射環境，不同能量質子位 移損傷不同，需要建立模擬空間連續譜質子位移損傷的方法，給出試驗用粒子的選擇方法， 包括試驗粒子種類和能量的選擇。
[0003] 現有技術中，給出了利用中子評估中子環境位移損傷的方法，評估空間質子引起 的位移損傷存在不同輻射源等效問題，目前，不同輻射源等效問題尚未完全解決；給出了利 用鈷-60 Y射線評估空間質子、電子引起的電離總劑量效應，該方法不適用于評估空間輻 射環境的位移損傷效應；給出了利用單一能量質子輻照試驗評估CCD器件由空間連續譜質 子引起的位移損傷，該方法沒有給出針對航天器內部環境的最佳質子能量選擇方法。
【發明內容】
[0004] 本發明的技術解決問題是：克服現有技術的不足，提供了一種用高能質子進行空 間位移損傷效應評估試驗的方法，通過計算各種軌道航天器內部輻射環境，分析確定地面 位移損傷效應評估試驗用質子，實現了不同軌道航天器用器件位移損傷效應評估，最大程 度滿足衛星抗輻射加固設計的需求。
[0005] 本發明的技術解決方案是： 如圖1所示，本發明提出了一種用高能質子進行空間位移損傷效應評估試驗的方法， 步驟如下： 步驟1，航天器內部輻射環境計算， 采用空間環境效應計算軟件，輸入地球軌道航天器的軌道參數值，空間輻射環境模型， 航天器屏蔽厚度，計算航天器內部質子微分能譜； 步驟2,選擇質子， 計算出的軌道中航天器內部質子微分譜，由于質子隨能量不是均勻分布的，存在質子 注量峰值，選擇注量峰值對應的能量質子作為評估試驗用質子； 步驟3,試驗用質子注量， 計算試驗用質子注量:
【權利要求】
1. 一種用高能質子進行空間位移損傷效應評估試驗的方法，其特征在于該方法包括如 下步驟： 步驟1，航天器內部輻射環境計算， 采用空間環境效應計算軟件，輸入地球軌道航天器的軌道參數值，空間輻射環境模型， 航天器屏蔽厚度，計算航天器內部質子微分能譜； 步驟2,選擇質子， 計算出的軌道中航天器內部質子微分譜，由于質子隨能量不是均勻分布的，存在質子 注量峰值，選擇注量峰值對應的能量質子作為評估試驗用質子； 步驟3,試驗用質子注量， 計算試驗用質子注量:
式中為試驗用質子能量Λ的注量，
為能量為￡的質子非電離能 損，/Ρ5為空間質子微分能譜
和
分別為空間質子最大能量和最小能量，
為能量為扣的質子非電離能損； 步驟4,輻照試驗， 用所述步驟2計算確定的所述能量質子，輻照器件到根據所述步驟3所述質子注量，輻 照后，按產品規范要求進行電測試。
2. 根據權利要求1所述的用高能質子進行空間位移損傷效應評估試驗的方法，其特征 在于：所述空間質子最大能量
和最小能量
取值范圍是0. 01MeV-500MeV。
3. 根據權利要求2所述的用高能質子進行空間位移損傷效應評估試驗的方法，其特征 在于：所述空間質子最大能量
為500MeV，所述空間質子最小能量
為0. OlMeV。
4. 根據權利要求1、2或3所述的用高能質子進行空間位移損傷效應評估試驗的方法， 其特征在于： 所述步驟1中，所述空間環境效應計算軟件采用PACE RADIATION或CR￡ME， 所述地球軌道航天器的軌道參數值取空間站軌道參數值為400kmX400km和28°，所 述空間輻射環境模型采用AP8模型，太陽質子采用ESP模型，所述ESP模型的參數值為7年 太陽高年和90%置信度，所述航天器屏蔽厚度為3mm、10mm或30mm。
5. 根據權利要求4所述的用高能質子進行空間位移損傷效應評估試驗的方法，其特征 在于： 所述步驟2中，所述質子微分譜為低地球軌道質子微分能譜，所述注量峰值對應的能 量在50MeV。
6. 根據權利要求5所述的用高能質子進行空間位移損傷效應評估試驗的方法，其特征 在于： 所述步驟3中，計算試驗用質子注量
根據所述試驗用質子注量
的計算公式，計算低地球軌道航天器內部器件位移損 傷試驗用的質子注i
7. 根據權利要求1、2或3所述的用高能質子進行空間位移損傷效應評估試驗的方法， 其特征在于： 所述步驟1中，所述空間環境效應計算軟件采用PACE RADIATION或CR￡ME，所述地球 軌道航天器的軌道參數值取航天器軌道高度和傾角為36000km和0°，所述空間輻射環境 模型采用AP8模型，太陽質子采用ESP模型，所述ESP模型的參數值為7年太陽高年和90% 置信度，所述航天器屏蔽厚度為3mm、10mm或30_。
8. 根據權利要求7所述的用高能質子進行空間位移損傷效應評估試驗的方法，其特征 在于： 所述步驟2中，所述質子微分譜為地球同步軌道質子微分能譜，所述注量峰值對應的 能量在20MeV。
9. 根據權利要求8所述的用高能質子進行空間位移損傷效應評估試驗的方法，其特征 在于： 所述步驟3中，計算試驗用質子注量
根據所述試驗用質子注|?:Φ(母)的計算公式，計算地球同步軌道航天器內部器件位移 損傷試驗用的質子注量
10. 根據權利要求1、2或3所述的用高能質子進行空間位移損傷效應評估試驗的方法， 其特征在于：所述航天器屏蔽的材質為鋁。
【文檔編號】G01R31/00GK104297585SQ201410483982
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2014年9月22日 優先權日:2014年9月22日
【發明者】于慶奎, 羅磊, 張洪偉, 孫毅, 祝名, 唐民 申請人:中國空間技術研究院