CN105548861A - 用于测量纳米器件低能质子单粒子翻转敏感性的试验方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于测量纳米器件低能质子单粒子翻转敏感性的试验方法，该方法考虑入射质子方向与器件沟道宽度的方向的相关性，给出了进行低能质子单粒子试验时的质子入射方向、角度的选取方法和确定原则；同时给出了金属膜粗调降能和空气层精调降能结合的质子能量选择和获取方法，通过获取金属膜层厚度和降能空气层厚度，从而获得低能质子单粒子试验所需能量，实现宇航用元器件，尤其是高集成度、小特征尺寸的深亚微米、纳米器件的低能质子单粒子效应评估，最大程度满足卫星抗辐射加固设计的需求；本发明方法为空间项目选用纳米级器件以及应用加固设计提供参考数据，也为研制抗辐照加固纳米器件提供参考数据。

Description

用于测量纳米器件低能质子单粒子翻转敏感性的试验方法

技术领域

本发明涉及一种用于测量纳米器件低能质子单粒子翻转试验敏感性的方法，属于空间用元器件抗辐射技术领域。

背景技术

航天器运行在空间辐射环境，空间单个高能粒子与航天器电子系统用元器件发生相互作用，可能导致元器件产生单粒子效应，是诱发航天器故障的重要因素之一。

随着微电子技术发展，器件特征尺寸发展至纳米级，器件单粒子效应更加敏感。质子直接电离的LET值最高可达0.45MeV-cm²/mg，理论上，在重离子加速器辐照试验中，对LET小于1MeV-cm²/mg的粒子仍能检测到单粒子现象的器件，则质子直接电离可引起单粒子翻转。国外已有相关试验数据表明低能质子直接电离引起的单粒子翻转截面比高能质子核反应产物引起的单粒子翻转截面高2个数量级。因此应对纳米器件低能质子单粒子效应进行地面加速器试验评估。

低能质子直接电离效应的试验需LETBragg峰值附近能量质子，质子加速器不能直接提供低能质子，需经过降能；目前工程上通常使用金属降能片方法进行降能。如图1所示为现有技术中质子在硅中LET值和射程随能量变化曲线，在峰值附近，质子能量随入射材料厚度变化率较大，LET随能量变化率较大，且工程使用的降能片厚度精度工程很难实现100um以下。通过现在常用的金属降能片方法，很难使入射质子在器件有源区(电荷收集有效区)能量准确达到LET峰值能量。

器件单粒子翻转敏感性还与入射质子的角度和方向有关。通常认为平行于沟道宽度的方向为最劣方向；质子以倾角入射到芯片表面，质子单粒子翻转数可能增加。地面加速器若要实现模拟空间质子全向入射的环境，需要在低能质子单粒子效应最劣的入射角度和方向下进行试验。

目前已制定了重离子单粒子试验标准方法，如航天行业标准QJ10005《宇航用半导体器件重离子单粒子效应试验指南》，该标准适用于采用加速器重离子评估器件因空间重离子引起的单粒子翻转，不适用于评估质子引起的单粒子翻转。已申请受理的专利《一种用加速器高能质子进行器件质子单粒子试验方法》对评估空间高能质子引起的单粒子试验程序和方法进行了详细规定，但对能量选择与获得方法、入射方向和角度的选取方法等低能质子单粒子试验方法要素未有具体描述。空间辐射环境中有大量低能质子，随着微电子技术的发展到纳米级，器件的单粒子敏感度增加，低能质子引起的单粒子翻转愈来愈显著，需要建立评估空间低能质子引起的单粒子效应的试验方法。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种用于测量纳米器件低能质子单粒子翻转试验敏感性的方法，给出了低能质子能量选择与获取、入射角度和方向的选取的具体实现方法，实现宇航用元器件，尤其是高集成度、小特征尺寸的深亚微米、纳米器件的低能质子单粒子效应评估，最大程度满足卫星抗辐射加固设计的需求。

本发明的上述目的主要是通过如下技术方案予以实现的：

用于测量纳米器件低能质子单粒子翻转敏感性的试验方法，包括如下步骤：

(1)、选择单粒子试验质子入射方向，具体方法为：

使质子以入射角度α入射器件表面，且质子入射方向在器件表面的投影与器件表面的一个边平行，获得单粒子翻转截面A1；仍使质子以入射角度α入射器件表面，改变质子入射方向，使质子在器件表面的投影与所述器件表面的一个边垂直，获得单粒子翻转截面A2，比较A1与A2，以单粒子翻转截面高的入射方向，确定为最劣入射方向，即单粒子试验各能量质子的入射方向；所述单粒子翻转截面为单粒子翻转数与入射质子注量的比值；所述入射角度α取值在设定值B1和B2之间；

(2)、选择单粒子试验质子入射角度，具体方法为：

以步骤(1)确定的单粒子试验质子入射方向，在设定值B1和B2之间变化入射角度α，角度变化步进为S，获得质子在不同入射角度α入射下的单粒子翻转截面，比较所述单粒子翻转截面，以单粒子翻转截面最高的入射角度作为单粒子试验质子入射角度；

(3)、选择纳米器件低能质子单粒子试验质子能量范围为0.01～0.1MeV；

(4)、确定获得纳米器件低能质子单粒子试验质子能量范围内的峰值能量M所需的金属降能膜厚度L1和降能空气层厚度L2、L3，具体方法如下：

(a)、得到使辐射源初始质子通过金属降能膜降能至2～3MeV时金属降能膜的厚度L1，并使辐射源初始质子降能至2～3MeV；

(b)、得到使能量为2～3MeV质子通过空气层降能至0.2～0.3MeV时空气层的厚度L2，并使质子能量从2～3MeV降能至0.2～0.3MeV；

(c)、以逐步增加或减少空气层厚度，同时检测比较单粒子翻转截面的方法获得降能空气层厚度L3，具体为：空气层厚度步进小于300um，调整过程中空气层厚度变化不小于3.5mm，在各空气层厚度步进下检测单粒子翻转，获得单粒子翻转截面，以单粒子翻转截面最大时对应的空气层厚度，为质子到达峰值能量M所需的降能空气层厚度L3；

(5)、在步骤(3)确定的单粒子试验质子能量范围内，除峰值能量M外选择不少于四种能量的质子，根据步骤(4)中确定的峰值能量M对应的金属降能膜厚度L1和降能空气层厚度L2、L3，获得上述不少于四种能量的质子分别对应的金属降能膜厚度L1’和降能空气层厚度L2’、L3’；

(6)、选择单粒子试验的质子注量率为5×10⁷～5×10⁸个质子数/cm².s；

(7)、根据步骤(1)～(6)确定的质子入射方向、入射角度α、质子能量范围、峰值能量M及对应的金属降能膜厚度L1和降能空气层厚度L2、L3；不少于四种能量及对应的金属降能膜厚度L1’和降能空气层厚度L2’、L3’以及质子注量率进行纳米器件低能质子单粒子翻转试验。

在上述用于测量纳米器件低能质子单粒子翻转敏感性的试验方法中，步骤(2)中角度变化步进S不大于5°。

在上述用于测量纳米器件低能质子单粒子翻转敏感性的试验方法中，步骤(1)、(2)中试验质子能量范围为10～50MeV。

在上述用于测量纳米器件低能质子单粒子翻转敏感性的试验方法中，步骤(1)中入射角度α取值为45°-65°间的任一角度；所述步骤(2)中入射角度α在45°-65°之间变化。

在上述用于测量纳米器件低能质子单粒子翻转敏感性的试验方法中，步骤(4)中金属降能膜为铝膜。

在上述用于测量纳米器件低能质子单粒子翻转敏感性的试验方法中，步骤(4)中质子峰值能量M为0.06～0.07MeV。

在上述用于测量纳米器件低能质子单粒子翻转敏感性的试验方法中，步骤(5)中不少于四种能量的质子对应的金属降能膜厚度L1’取值与峰值能量M对应的金属降能膜厚度L1相同；降能空气层厚度L2’取值与峰值能量M对应的降能空气层厚度L2相同；降能空气层厚度L3’的确定方法如下：

在空气层厚度L3的基础上调整空气层厚度，获得不少于四个不同质子能量下的单粒子翻转截面，满足：其中至少2个质子能量下的单粒子翻转截面与质子峰值能量M下测量的单粒子翻转截面相差不大于50％，至少2个质子能量下的单粒子翻转截面与质子峰值能量M下测量的单粒子翻转截面相差大于50％，此时不少于四个不同质子能量分别对应的空气层厚度即为降能空气层厚度L3’。

在上述用于测量纳米器件低能质子单粒子翻转敏感性的试验方法中，步骤(4)的(c)中，空气层厚度步进为100～200um，空气层厚度变化为3.5～4.0mm。

本发明与现有技术相比具有如下有益效果：

(1)、本发明提出的纳米器件低能质子单粒子翻转试验方法，与现有技术中采用加速器高能质子进行器件质子单粒子试验方法相比，给出了低能质子能量选择与获取、入射角度和方向的选取等的具体实现方法，实现宇航用元器件，尤其是高集成度、小特征尺寸的深亚微米、纳米器件的低能质子单粒子效应评估，最大程度满足卫星抗辐射加固设计的需求；

(2)、本发明考虑入射质子方向与器件沟道宽度的方向的相关性，给出了进行低能质子单粒子试验时的质子入射方向、入射角度的选取方法和确定原则；同时给出了金属膜粗调降能和空气层精调降能结合的质子能量选择和获取方法，通过获取金属膜层厚度和降能空气层厚度，从而获得低能质子单粒子试验所需能量，为后续开展单粒子试验提供了准确的依据；

(3)、本发明合理选取单粒子试验质子能量范围，峰值能量以及其余的能量数值，在获取质子能量的过程中，合理优化设计空气层厚度步进以及空气层厚度变化范围，精确获取低能质子单粒子试验所需能量对应的金属降能膜厚度和降能空气层厚度，为后续单粒子试验的开展提供进一步保证，最大程度满足卫星抗辐射加固设计的需求。可用于对纳米级器件的低能质子单粒子翻转敏感性进行评估，

(4)、本发明方法为空间项目选用纳米级器件以及应用加固设计提供参考数据，也为研制抗辐照加固纳米器件提供参考数据。

附图说明

图1为现有技术中质子在硅中LET值和射程随能量变化曲线；

图2为本发明用于纳米器件低能质子单粒子翻转试验方法流程图；

图3为本发明单粒子试验质子入射方向、角度示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的描述：

如图2所示为本发明用于纳米器件低能质子单粒子翻转试验方法流程图，本发明用于测量纳米器件低能质子单粒子翻转敏感性的试验方法，具体包括如下步骤：

(1)试验器件处理

(a)辐照前，器件必需开帽，使芯片裸露。

开帽后，应对试验器件进行常态功能和电性能测试，只有测试合格的器件方可进行后续试验。

开帽后的器件在运输中，应注意采取防机械冲击、防静电等措施。

对于金属封装或陶瓷封装，采用机械法开帽。

对于塑封器件，采用化学法开帽。

(b)有条件时，应对器件进行纵切剖面拍照分析，获取芯片表面到有源区的钝化层、金属化层的材料种类和厚度。

(2)选择单粒子试验质子入射方向

如图3所示为本发明单粒子试验质子入射方向、角度示意图，其中图3a为入射方向示意图，图3b为入射角度示意图。入射方向θ即质子入射径迹在器件表面的投影与器件表面一个边(或与该边平行的中心线)的夹角，若质子入射径迹在器件表面的投影与器件表面一个边平行，则夹角θ为0°，若垂直则夹角θ为90°。入射角度α即质子入射径迹与器件表面法线的夹角。

使质子以入射角度α入射器件表面，且质子入射方向在器件表面的投影与器件表面的一个边平行，获得单粒子翻转截面A1；仍使质子以入射角度α入射器件表面，改变质子入射方向，使质子在器件表面的投影与所述器件表面的该边垂直，获得单粒子翻转截面A2，比较A1与A2，以单粒子翻转截面高的入射方向，确定为最劣入射方向，即单粒子试验各能量质子的入射方向；所述单粒子翻转截面为单粒子翻转数与入射质子注量的比值；所述入射角度α取值在设定值B1和B2之间，本发明中入射角度α取值为45°-65°之间的任一角度。该步骤中试验质子能量范围为10～50MeV。

(3)选择单粒子试验质子入射角度

以步骤(2)确定的单粒子试验质子入射方向，在设定值B1和B2之间变化入射角度α，角度变化步进为S，获得质子在不同入射角度α入射下的单粒子翻转截面，比较所述单粒子翻转截面，以单粒子翻转截面最高的入射角度作为单粒子试验质子入射角度。本发明中入射角度α在45°-65°之间变化，角度变化步进S不大于5°，该步骤中试验质子能量范围为10～50MeV。

(4)确定单粒子试验质子能量范围为0.01～0.1MeV，所述的质子能量为计算的到达器件敏感区的能量；除峰值能量M外，在上述能量范围内再选择不少于4种能量的质子进行试验。

(5)确定获得单粒子试验质子能量范围内的峰值能量M所需的金属降能膜厚度L1和降能空气层厚度L2、L3，具体方法如下：

(a)、首先，使辐射源初始质子通过金属降能膜(如铝膜)粗调降能至2～3MeV(质子到达芯片敏感区后的能量)，其中金属降能膜厚度L1采用粒子输运软件，如TRIM，根据金属降能膜材料、初始质子能量E0、最终能量(2～3MeV)、钝化层、金属化层的材料种类和厚度计算获得，具体方法为：

根据初始能量E0，采用TRIM，计算经过钝化层厚度H_钝化层后的质子能量E_钝化层。

根据质子能量E_钝化层和金属化层厚度H_金属化层，采用TRIM，计算经过金属化层后的能量E_金属化。

假设降能到2.5MeV，降能膜降能计算：ΔE金属降能膜＝E_金属化-2.5MeV

采用TRIM计算质子在降能膜材料中能量由E_金属化变化为2.5MeV的射程变化量，射程即为金属降能膜厚度L1。

(b)、其次，使金属降能膜得到的2～3MeV质子，通过空气层进行粗调降能至0.2～0.3MeV(质子到达芯片敏感区后的能量)，其中空气层的厚度L2采用粒子输运软件，如TRIM，根据空气原子组分、初始质子能量(2～3MeV)、最终能量(0.2～0.3MeV)计算获得，具体为：

根据步骤(a)初调获得的质子能量E_粗，例如为2.5MeV，

假设降能到0.25MeV，空气降能量：ΔE空气＝E_粗-0.25MeV；

采用TRIM计算质子在空气中能量由E_粗变化为0.25MeV的射程变化量，射程变化量即为所需的降能空气层厚度L2。

(c)、以逐步增加或减少空气层厚度，同时检测比较单粒子翻转截面的方法获得降能空气层厚度L3，具体为：空气层厚度步进小于300um，调整过程中空气层厚度变化不小于3.5mm，在各空气层厚度步进下检测单粒子翻转，获得单粒子翻转截面，以单粒子翻转截面最大时对应的空气层厚度，为质子到达峰值能量M所需的降能空气层厚度L3；所述质子峰值能量M为0.06～0.07MeV，所述的质子能量为计算的到达器件敏感区的能量。

优选空气层厚度步进为100～200um，空气层厚度变化为3.5～4.0mm。

为简化流程，对试验的质子加速器能够稳定提供的质子最低能量在5MeV以下时，也可以采用如下方法使用空气层进行降能，具体为：

(d)、首先，使辐射源初始质子通过空气层进行粗调降能至0.2～0.3MeV(质子到达芯片敏感区后的能量)，空气层厚度L2采用粒子输运软件，如TRIM，根据空气原子组分、初始质子能量、最终能量(0.2～0.3MeV)计算获得，具体方法同步骤(b)。

(e)、以逐步增加空气层厚度，同时检测单粒子翻转的方法获得降能空气层厚度L3；具体为：空气层厚度步进小于100um，调整过程中空气层厚度变化不小于3.5mm；在各空气层厚度步进下检测单粒子翻转，以单粒子翻转截面最大时对应的空气层厚度，为质子到达峰值能量M所需的降能空气层厚度L3，所述质子峰值能量M为0.06～0.07MeV。

(6)在步骤(4)确定的单粒子试验质子能量范围内，除峰值能量M外选择不少于四种能量的质子，根据步骤(5)中确定的峰值能量M对应的金属降能膜厚度L1和降能空气层厚度L2、L3，分别获得上述不少于四种能量的质子对应的金属降能膜厚度L1’和降能空气层厚度L2’、L3’，具体方法如下：

其中不少于四种能量的质子对应的金属降能膜厚度L1’取值与峰值能量M对应的金属降能膜厚度L1相同；降能空气层厚度L2’取值与峰值能量M对应的降能空气层厚度L2相同；降能空气层厚度L3’的确定方法如下：

在空气层厚度L3的基础上调整空气层厚度，获得不少于四个不同质子能量下的单粒子翻转截面，满足：其中至少2个质子能量下的单粒子翻转截面Q1与质子峰值能量M下测量的单粒子翻转截面Q2相差不大于50％，至少2个质子能量下的单粒子翻转截面Q3与质子峰值能量M下测量的单粒子翻转截面Q2相差大于50％，此时不少于四个不同质子能量分别对应的空气层厚度即为降能空气层厚度L3’。即 $\left|\frac{Q3-Q2}{Q2}\right|\×100\%>50\%.$

(7)、确定单粒子试验的质子注量率为5×10⁷～5×10⁸个质子数/cm².s；

(8)、质子单粒子试验

对安装在试验板上的被试器件，根据上述步骤(1)-(7)确定的参量进行试验，采用选定能量的质子进行辐照，记录每个能量下检测到的单粒子翻转数。

实施例1

1、试验样品处理

器件为金属陶瓷封装，采用机械法开帽。露出芯片。

2、质子入射角度和方向选择

如图3所示，使质子以入射角55°入射器件表面，且质子入射方向在器件表面的投影与器件表面的一条边平行，即θ为0°。获得单粒子翻转截面为A1为1.3×10^-14cm²/位；仍使质子以入射角55°入射器件表面，且质子入射方向在器件表面的投影与器件表面该条边垂直，即θ为90°。获得单粒子翻转截面A2为1.1×10^-14cm²/位，比较得出A1比A2大，因此，A1的入射方向为最劣方向。

以A1的入射方向，调整入射角，以5度为步进，入射角α的取值为45°-65°，测量每个入射角下的单粒子翻转，获得单粒子翻转截面，测量结果如下：

倾角45°入射，单粒子翻转截面1.09×10^-14cm²/位

倾角50°入射，单粒子翻转截面1.14×10^-14cm²/位

倾角55°入射，单粒子翻转截面1.30×10^-14cm²/位

倾角60°入射，单粒子翻转截面1.35×10^-14cm²/位

倾角65°入射，单粒子翻转截面1.13×10^-14cm²/位

判断在A1方向以60°入射，为度入射角度。

3、质子能量选择和获取

(a)、降能片厚度L1计算

假设质子初始能量为5MeV。器件钝化层为3微米SiO₂，金属化层为5微米铝，降能到3.0MeV。所需降能片厚度L1：

根据初始能量5MeV，采用TRIM，计算经过钝化层厚度3微米SiO₂后的质子能量为E_钝化层＝4.95MeV。

根据经过钝化层的质子能量E_钝化层和金属化层厚度5微米铝,采用TRIM，计算经过金属化层厚的能量E_金属化＝4.88MeV

降能到3.0MeV，降能片降能计算：ΔE＝E_金属化-3.0MeV＝1.88MeV

采用TRIM计算质子在铝材料中能量由E_金属化变化为3.0MeV的射程变化量，射程即为所需的降能片厚度L1为100um。

(b)、获得0.25MeV质子降能空气层厚度计算：

空气降能能量：3.0-0.25＝2.75MeV

采用TRIM计算降能能量为0.25MeV空气的质子的射程，射程即为所需的空气层厚度L2为132.4mm。

(c)、以逐步增加空气层厚度同时检测单粒子翻转的方法获得降能空气层厚度L3；其中空气层厚度步进100um，调整过程中空气层厚度变化为3.5mm；在各空气层厚度步进下检测单粒子翻转，单粒子翻转截面最大时对应的空气层厚度L3为2.2mm，获得的最大单粒子翻转截面为：

单粒子翻转截面4.35×10^-14cm²/位。

继续试验，调整空气层厚度，测量单粒子翻转，获得4个单粒子翻转截面，分别为：

单粒子翻转截面1.04×10^-14cm²/位

单粒子翻转截面2.30×10^-14cm²/位

单粒子翻转截面3.35×10^-14cm²/位

单粒子翻转截面2.13×10^-15cm²/位

进而得到四个不同能量的空气层厚度。

(4)、进行质子单粒子试验。

按照本发明的试验方法进行低能质子单粒子翻转敏感性试验，获得器件在0.01MeV～0.1MeV质子能量下的单粒子翻转截面为2.13×10^-15cm²/位～4.35×10^-14cm²/位，相比以往以2～200MeV能量质子单粒子翻转截面与质子能量的试验数据拟合曲线趋势表征0.01MeV～0.1MeV低能质子下的单粒子翻转截面为5.80×10^-16～8.70×10^-16cm²/位，敏感性评估提升两个数量级。可对高集成度、小特征尺寸的深亚微米、纳米器件的低能质子单粒子敏感性进行有效评估。

以上所述，仅为本发明最佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员的公知技术。

Claims (8)

1.用于测量纳米器件低能质子单粒子翻转敏感性的试验方法，其特征在于：包括如下步骤：

(1)、选择单粒子试验质子入射方向，具体方法为：

使质子以入射角度α入射器件表面，且质子入射方向在器件表面的投影与器件表面的一个边平行，获得单粒子翻转截面A1；仍使质子以入射角度α入射器件表面，改变质子入射方向，使质子在器件表面的投影与所述器件表面的一个边垂直，获得单粒子翻转截面A2，比较A1与A2，以单粒子翻转截面高的入射方向，确定为最劣入射方向，即单粒子试验各能量质子的入射方向；所述单粒子翻转截面为单粒子翻转数与入射质子注量的比值；所述入射角度α取值在设定值B1和B2之间；

(2)、选择单粒子试验质子入射角度，具体方法为：

以步骤(1)确定的单粒子试验质子入射方向，在设定值B1和B2之间变化入射角度α，角度变化步进为S，获得质子在不同入射角度α入射下的单粒子翻转截面，比较所述单粒子翻转截面，以单粒子翻转截面最高的入射角度作为单粒子试验质子入射角度；

(3)、选择纳米器件低能质子单粒子试验质子能量范围为0.01～0.1MeV；

(4)、确定获得纳米器件低能质子单粒子试验质子能量范围内的峰值能量M所需的金属降能膜厚度L1和降能空气层厚度L2、L3，具体方法如下：

(a)、得到使辐射源初始质子通过金属降能膜降能至2～3MeV时金属降能膜的厚度L1，并使辐射源初始质子降能至2～3MeV；

(b)、得到使能量为2～3MeV质子通过空气层降能至0.2～0.3MeV时空气层的厚度L2，并使质子能量从2～3MeV降能至0.2～0.3MeV；

(c)、以逐步增加或减少空气层厚度，同时检测比较单粒子翻转截面的方法获得降能空气层厚度L3，具体为：空气层厚度步进小于300um，调整过程中空气层厚度变化不小于3.5mm，在各空气层厚度步进下检测单粒子翻转，获得单粒子翻转截面，以单粒子翻转截面最大时对应的空气层厚度，为质子到达峰值能量M所需的降能空气层厚度L3；

(5)、在步骤(3)确定的单粒子试验质子能量范围内，除峰值能量M外选择不少于四种能量的质子，根据步骤(4)中确定的峰值能量M对应的金属降能膜厚度L1和降能空气层厚度L2、L3，获得上述不少于四种能量的质子分别对应的金属降能膜厚度L1’和降能空气层厚度L2’、L3’；

(6)、选择单粒子试验的质子注量率为5×10⁷～5×10⁸个质子数/cm².s；

(7)、根据步骤(1)～(6)确定的质子入射方向、入射角度α、质子能量范围、峰值能量M及对应的金属降能膜厚度L1和降能空气层厚度L2、L3；不少于四种能量及对应的金属降能膜厚度L1’和降能空气层厚度L2’、L3’以及质子注量率进行纳米器件低能质子单粒子翻转试验。

2.根据权利要求1所述的用于测量纳米器件低能质子单粒子翻转敏感性的试验方法，其特征在于：所述步骤(2)中角度变化步进S不大于5°。

3.根据权利要求1所述的用于测量纳米器件低能质子单粒子翻转敏感性的试验方法，其特征在于：所述步骤(1)、(2)中试验质子能量范围为10～50MeV。

4.根据权利要求1所述的用于测量纳米器件低能质子单粒子翻转敏感性的试验方法，其特征在于：所述步骤(1)中入射角度α取值为45°-65°间的任一角度；所述步骤(2)中入射角度α在45°-65°之间变化。

5.根据权利要求1所述的用于测量纳米器件低能质子单粒子翻转敏感性的试验方法，其特征在于：所述步骤(4)中金属降能膜为铝膜。

6.根据权利要求1所述的用于测量纳米器件低能质子单粒子翻转敏感性的试验方法，其特征在于：所述步骤(4)中质子峰值能量M为0.06～0.07MeV。

7.根据权利要求1所述的用于测量纳米器件低能质子单粒子翻转敏感性的试验方法，其特征在于：所述步骤(5)中不少于四种能量的质子对应的金属降能膜厚度L1’取值与峰值能量M对应的金属降能膜厚度L1相同；降能空气层厚度L2’取值与峰值能量M对应的降能空气层厚度L2相同；降能空气层厚度L3’的确定方法如下：

在空气层厚度L3的基础上调整空气层厚度，获得不少于四个不同质子能量下的单粒子翻转截面，满足：其中至少2个质子能量下的单粒子翻转截面与质子峰值能量M下测量的单粒子翻转截面相差不大于50％，至少2个质子能量下的单粒子翻转截面与质子峰值能量M下测量的单粒子翻转截面相差大于50％，此时不少于四个不同质子能量分别对应的空气层厚度即为降能空气层厚度L3’。

8.根据权利要求1所述的一种用于测量纳米器件低能质子单粒子翻转试验敏感性的方法，其特征在于：所述步骤(4)的(c)中，空气层厚度步进为100～200um，空气层厚度变化为3.5～4.0mm。