CN101697000A - 一种航天器器件位移损伤剂量探测方法 - Google Patents

一种航天器器件位移损伤剂量探测方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种航天器器件位移损伤剂量探测方法，属于核技术中的辐射探测技术领域。首先使用辐射源对集成有LED与PD的光电耦合器进行刻度，获得归一化时光电耦合器的电流传输比倒数的增量与位移损伤剂量的响应曲线。然后用地面位移损伤效应测试评估辐射源对光电耦合器进行辐照，获得光电耦合器电流传输比倒数的增量。根据具体辐照时光电耦合器电流传输比倒数的增量，响应曲线中查找出与之对应的位移损伤剂量值，即可探测出此时的位移损伤剂量。本发明克服了通常试验模拟源非理想单能及次级辐射的影响；相比现有的仅用LED做位移损伤探测，测试系统简单实用，消除了光学耦合引入的误差。

Description

一种航天器器件位移损伤剂量探测方法
技术领域
本发明涉及一种航天器器件位移损伤剂量探测方法，属于核技术中的辐射探测技术领域。
背景技术
航天飞行器中的各种电子器件和光电器件容易受到宇宙空间辐射环境的影响，因此在航天器设计之初选择器件时必须考虑辐射效应对其的影响，以保证各种元器件在空间辐射环境中能够正常完成预定的功能。这些电子器件和光电器件处于空间辐射环境下，会产生位移损伤效应，造成器件性能下降。因此，在其投入实际使用之前，必须对其抗位移损伤效应能力进行测试评估。
由于宇宙空间辐射环境是由不同能量、多种成分粒子组成的复合环境，在地面上完全模拟重现是不可能或者不经济的。航天器件抗位移损伤效应研究的一个重要内容就是建立起某种等效性原理，通过地面少量实验并结合理论模式来预测某器件在宇宙空间辐射环境中由于位移损伤带来的性能衰降。
对于移位损伤等效性关系，目前国际上通行的做法是给出移位损伤剂量模型，把空间不同成分辐射粒子的位移损伤效应等效成某种单一能量的粒子的位移损伤剂量，在地面环境下用单一能量的高能粒子模拟源辐照器件达到相应位移损伤剂量。因此，位移损伤剂量的探测就成为航天器各种器件抗位移损伤效应能力测试评估的关键。
现有的位移损伤剂量探测方法主要有两种。第一种是由电离总剂量推出或用法拉第筒测出粒子注量，然后由粒子注量推出位移损伤剂量。这种方法的缺点在于通常地面辐射模拟源都不是严格的单能，在电离总剂量转化成注量过程中存在较大误差。而且，在样品点处，次级辐射会对电离总剂量产生不确定性干扰。第二种是直接探测位移损伤剂量，目前有用LED(位移损伤敏感元件)作为探测器探测位移损伤剂量，其缺点是在测试时光学耦合产生的误差较大，并且测试复杂度高。
发明内容
本发明的目的是为解决航天器各种器件抗位移损伤效应能力测试评估时的位移损伤剂量测试问题，提供一种航天器器件位移损伤剂量探测方法。其基本原理是，采用集成了LED与PD(光电探测器)的光电耦合器，利用归一化CTR倒数的增量对位移损伤剂量成线性响应关系，从而探测位移损伤剂量。
本发明的技术解决方案如下：
一种航天器器件位移损伤剂量探测方法，包括以下步骤：
步骤一、使用辐射源对光电耦合器进行刻度，获得归一化时光电耦合器的电流传输比倒数的增量Δ1/nCTR与位移损伤剂量的响应曲线。其中，Δ1/nCTR＝CTR0/CTR-1，CTR为光电耦合器的电流传输比，CTR0为光电耦合器未辐照时的初始电流传输比。
所述光电耦合器集成有LED与PD。
步骤二、用地面位移损伤效应测试评估辐射源对光电耦合器进行辐照，获得光电耦合器电流传输比倒数的增量Δ1/nCTR。
首先，获取此时光电耦合器的初始电流传输比CTR1。然后，用辐射源对光电耦合器进行照射，得到辐照后光电耦合器的电流传输比CTR2。之后，将CTR2除以CTR1，得到归一化后的电流传输比nCTR。最后，用nCTR的倒数减去数值1，即CTR1/CTR2-1，即得到光电耦合器电流传输比倒数的增量Δ1/nCTR。
步骤三、根据步骤二得到的具体辐照时光电耦合器电流传输比倒数的增量Δ1/nCTR″，在经步骤一得到的响应曲线中查找出与之对应的位移损伤剂量值，即可探测出此时的位移损伤剂量。
步骤四、当对待检测器件进行抗位移损伤效应能力测试评估时，用步骤三得到的位移损伤剂量除以辐射源对光电耦合器进行照射的辐照时间，得到光电耦合器所处的辐照点的剂量率。然后把待检测器件放到该辐照点进行辐照，辐照时间等于该待检测器件的评估剂量除以辐照点的剂量率。此时，就可对经过辐照的待检测器件进行性能检测，看其是否达到在此位移损伤评估剂量下的性能要求。
有益效果
本发明方法对比电离总剂量转换得到位移损伤剂量的传统方法，克服了通常试验模拟源非理想单能及次级辐射的影响，且相比现在的仅用LED做位移损伤探测，测试系统简单实用，消除了光学耦合引入的误差。
附图说明
图1为实施例中归一化CTR倒数的增量与对位移损伤剂量的响应曲线示意图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明。
实施例
假设某次航天任务中的航天器太阳电池单元要求能够接受位移损伤剂量为5×106J/10g，需要对某型待选太阳能电池进行抗位移损伤效应考核，选用辐照源电子加速器对该太阳能电池进行位移损伤剂量为5×106J/10g的抗辐照试验。
步骤一、使用辐射源对光电耦合器进行刻度，获得归一化时光电耦合器的电流传输比倒数的增量Δ1/nCTR与位移损伤剂量的响应曲线，响应曲线如图1所示。其中，Δ1/nCTR＝CTR0/CTR-1，CTR为光电耦合器的电流传输比，CTR0为光电耦合器未辐照时的初始电流传输比。
所述光电耦合器集成有LED与PD。
步骤二、用地面位移损伤效应测试评估辐射源对光电耦合器进行辐照，获得光电耦合器电流传输比倒数的增量Δ1/nCTR。
首先，获取此时光电耦合器的初始电流传输比CTR1为1.60。然后，用辐射源对光电耦合器进行照射，辐照1小时后得到辐照后光电耦合器的电流传输比CTR2为1.45。之后，将CTR2除以CTR1，得到归一化后的电流传输比nCTR为0.91。最后，用nCTR的倒数减去数值1，即CTR1/CTR2-1，即得到光电耦合器电流传输比倒数的增量Δ1/nCTR为0.1。
步骤三、根据步骤二得到的具体辐照时光电耦合器电流传输比倒数的增量Δ1/nCTR″，在经步骤一得到的响应曲线中查找出与之对应的位移损伤剂量值为2×106J/10g，即探测出了在该状态下辐照1小时的位移损伤剂量为2×106J/10g。
步骤四、当对待检测太阳能电池进行抗位移损伤效应能力测试评估时，用步骤三得到的位移损伤剂量除以辐射源对光电耦合器进行照射的辐照时间，得到光电耦合器所处的辐照点的剂量率。
太阳能电池评估所需位移损伤剂量为5×106J/10g，辐射源辐照1小时剂量为2×106J/10g，因此把太阳能电池放到步骤一辐照点处，在相同状态下辐照2.5小时，辐照后太阳能电池接受的位移损伤剂量即为5×106J/10g。此时，就可对太阳能电池进行性能检测，看其是否达到在此任务下的性能要求。

Claims (1)

1.一种航天器器件位移损伤剂量探测方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤一、使用辐射源对光电耦合器进行刻度，获得归一化时光电耦合器的电流传输比倒数的增量Δ1/nCTR与位移损伤剂量的响应曲线，其中，Δ1/nCTR＝CTR0/CTR-1，CTR为光电耦合器的电流传输比，CTR0为光电耦合器未辐照时的初始电流传输比；
所述光电耦合器集成有LED与PD；
步骤二、用地面位移损伤效应测试评估辐射源对光电耦合器进行辐照，获得光电耦合器电流传输比倒数的增量Δ1/nCTR″；
首先，获取此时光电耦合器的初始电流传输比CTR1；然后，用辐射源对光电耦合器进行照射，得到辐照后光电耦合器的电流传输比CTR2；之后，将CTR2除以CTR1，得到归一化后的电流传输比nCTR；最后，用nCTR的倒数减去数值1，即CTR1/CTR2-1，即得到光电耦合器电流传输比倒数的增量Δ1/nCTR″；
步骤三、根据步骤二得到的具体辐照时光电耦合器电流传输比倒数的增量Δ1/nCTR″，在经步骤一得到的响应曲线中查找出与之对应的位移损伤剂量值，即可探测出此时的位移损伤剂量；
步骤四、当对待检测器件进行抗位移损伤效应能力测试评估时，用步骤三得到的位移损伤剂量除以辐射源对光电耦合器进行照射的辐照时间，得到光电耦合器所处的辐照点的剂量率；然后把待检测器件放到该辐照点进行辐照，辐照时间等于该待检测器件的评估剂量除以辐照点的剂量率；此时，就可对经过辐照的待检测器件进行性能检测，看其是否达到在此位移损伤评估剂量下的性能要求。
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