CN110988969A - 大气中子辐射试验方法、系统和装置 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种大气中子辐射试验方法、系统和装置，其中一种大气中子辐射试验方法，通过采用待测电子系统整体辐射与辐射敏感部件辐射相结合的方法来确定待测电子系统的辐射效应试验结果，使得辐射效应试验结果能够准确地评估大气中子辐射对待测电子系统的影响，为电子系统大气中子辐射试验提供了试验方法；同时还可根据辐射效应试验结果确定大气中子辐射分别对辐射敏感部件和整个待测电子系统的影响程度，以便于对待测电子系统进行评估，并提供大气中子辐射加固方向。
Description
技术领域
本申请涉及辐射效应技术领域，特别是涉及一种大气中子辐射试验方法、系统和装置。
背景技术
高能宇宙射线与地球大气中的N(氮)和O(氧)相互作用，产生中子、电子、γ射线、π介子、μ介子等次级辐射，大气中子能量谱eV(电子伏特)到GeV(十亿电子伏特)的范围。根据测算，海平面高度上大于10MeV(百万电子伏特)的中子通量约为4×10-3中子/平方厘米/秒，对应于一个人张开的手掌上每秒一个中子。
中子由于不带电而具有极强的穿透性，广泛分布于地面和整个大气空间但其通量和能谱会受到海拔、太阳活动和经纬度等因素的影响。大气中子轰击半导体器件及集成电路引发单粒子效应，是大气中子导致集成电路故障和失效最为常见的原因，故障和失效主要包括存储单元翻转、逻辑功能中断以及闩锁等。
虽然地面高能大气中子辐射通量相对较低，但由于地面应用的民用电子系统所采用的是最先进电子芯片，如纳米级集成电路芯片、大容量存储芯片等。高性能电子芯片发展，尤其是纳米级集成电路的出现，使得电子器件的功耗更低，并导致电子器件对大气中子诱发单粒子效应敏感程度大幅提高。
地面电子系统的高集成化导致芯片单位面积上集成更多的晶体管，总体容量也飞速增大。虽然在更先进的工艺节点下，单位存储容量下的软错误率有所降低，但大气中子单粒子效应导致的整个芯片的软错误却会越来越严重。而且地面用电子系统地面运行时间长，根据应用领域不同要求相应的可靠性等级。例如汽车电子系统等，与人身、环境安全相关的领域，其对电子系统和设备的可靠性要求极高，以尽可能避免对人身和环境造成不良后果。
在此基础上，地面用电子系统地面运行时间长决定了地面电子系统和设备要长时间受到大气中子辐射的影响，且由于采用了更为先进的电子器件，因而受到大气中子单粒子效应的影响更为严重。
随着汽车电子系统向线性控制及智能无人驾驶方向发展，MPU(MicroprocessorUnit，微处理器)、MCU(Microcontroller Unit，微控制器)、DDR SDRAM(Double Data RataSynchronous Dynamic Radom Access Memory，双倍速率同步动态随机存储器)等先进高密度集成电路越来越多的应用到汽车电子系统中，且随着半导体技术的发展，器件线宽越来越小，运行速度越来越快，受到大气中子单粒子效应的影响也越来越严重。同时，为保证出行的安全性，要求汽车电子系统具备较高的可靠性，例如无人驾驶智能汽车对内部电子系统的安全性、可靠性的要求极高，因此，在汽车内部应用的电子系统，其抗大气中子单粒子辐射能力也有着更高要求。
然而，在实现过程中，发明人发现传统技术中至少存在如下问题：大气中子辐射对汽车电子系统的损害并未被重视，因此目前还没有开展相应的试验分析、也没有确定相应的试验方法来对汽车电子系统进行大气中子辐射试验的评估。
发明内容
基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够准确评估大气中子辐射对电子系统影响的大气中子辐射试验方法、系统和装置。
为了实现上述目的，本申请实施例提供了一种大气中子辐射试验方法，包括以下步骤：
获取待测电子系统中辐射敏感部件的部件单粒子效应数据，以及待测电子系统的局部单粒子效应数据；部件单粒子效应数据为在中子束流的当前辐照区域为辐射敏感部件时、测量辐射敏感部件得到；局部单粒子效应数据为中子束流的当前辐照区域为辐射敏感部件时，测量待测电子系统得到；
获取待测电子系统的系统单粒子效应数据；系统单粒子效应数据为在中子束流的当前辐照区域为待测电子系统时、测量待测电子系统得到；
根据部件单粒子效应数据、局部单粒子效应数据和系统单粒子效应数据，得到辐射效应试验结果。
本申请实施例提供了一种大气中子辐射试验装置，包括：
部件单粒子效应数据获取模块，用于获取待测电子系统中辐射敏感部件的部件单粒子效应数据，以及待测电子系统的局部单粒子效应数据；部件单粒子效应数据为在中子束流的当前辐照区域为辐射敏感部件时、测量辐射敏感部件得到；局部单粒子效应数据为中子束流的当前辐照区域为辐射敏感部件时，测量待测电子系统得到；
系统单粒子效应数据获取模块，用于获取待测电子系统的系统单粒子效应数据；系统单粒子效应数据为在中子束流的当前辐照区域为待测电子系统时、测量待测电子系统得到；
辐射效应试验结果获取模块，用于根据部件单粒子效应数据、局部单粒子效应数据和系统单粒子效应数据，得到辐射效应试验结果。
本申请实施例提供了一种大气中子辐射试验系统，包括中子源，以及用于连接待测电子系统的模拟器、第一控制设备；
中子源输出中子束流；中子束流辐照待测电子系统；
模拟器输出模拟信号至待测电子系统；模拟信号用于指示待测电子系统执行相应的功能；
第一控制设备执行上述任一实施例中大气中子辐射试验方法的步骤。
本申请实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，计算机程序被处理器执行时实现上述任一实施例中大气中子辐射试验方法的步骤。
上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点和有益效果：
通过采用待测电子系统整体辐射与辐射敏感部件辐射相结合的方法来确定待测电子系统的辐射效应试验结果，使得辐射效应试验结果能够准确地评估大气中子辐射对待测电子系统的影响，为电子系统大气中子辐射试验提供了试验方法；同时还可根据辐射效应试验结果确定大气中子辐射分别对辐射敏感部件和整个待测电子系统的影响程度，以便于对待测电子系统进行评估，并提供大气中子辐射加固方向。
附图说明
通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为一个实施例大气中子辐射试验方法的第一示意性流程示意图；
图2为一个实施例中平均单粒子效应截面获取步骤的流程示意图；
图3为一个实施例大气中子辐射试验方法的第二示意性流程示意图；
图4为一个实施例中大气中子辐射试验系统的第一示意性结构框图；
图5为CSNS大气中子谱仪的能谱图；
图6为一个实施例中大气中子辐射试验系统的第二示意性结构框图；
图7为一个实施例中大气中子辐射试验装置的结构框图；
图8为一个实施例中控制设备的内部结构图。
具体实施方式
为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的首选实施例。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本申请的公开内容更加透彻全面。
需要说明的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件并与之结合为一体，或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“设于”以及类似的表述只是为了说明的目的。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
目前，在对汽车电子系统进行大气中子辐射试验时，一般采用14MeV的但能中子进行单粒子辐射试验，以此来模拟大气中子环境的辐射效应试验结果。
14MeV单能中子源是利用T(d，n)4He反应的加速器中子源，其能谱为14MeV准单能，出射氘束可达～20微安，采用氚钛固体靶(靶厚0.5微克每平方厘米)。中子注量采用固定位置的金硅面垒α探测器测量，然后换算成样品处中子注量。
在测试时，将中子源准直仪对准汽车电子系统内部的集成电路中，即将中子源准直仪分别对准MCU、MPU、FLASH(闪存)和DDR(Double Data Rate,双倍速率)存储器等先进高密度集成电路，设置好测试程序后进行辐射试验，并记录单粒子辐射的辐射效应试验结果。
然而，在实际情况中大气中子能谱为宽能谱，大气中子能谱的跨度可从eV到GeV，而14MeV单能中子只能覆盖大气中子能谱的低能部分，无法准确模拟出大气中子的辐射效应。同时，14MeV单能中子出束为准直孔出束，束斑面积小，只适合用于针对某一集成电路或小部件进行辐射，而无法进行电子系统的辐射效应评估，即14MeV并不适用于汽车电子系统的大气中子辐射试验中，容易导致辐射效应试验结果不准确，降低试验的可靠性。
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
在一个实施例中，如图1所示，提供了一种大气中子辐射试验方法，包括以下步骤：
步骤110，获取待测电子系统中辐射敏感部件的部件单粒子效应数据，以及待测电子系统的局部单粒子效应数据；部件单粒子效应数据为在中子束流的当前辐照区域为辐射敏感部件时、测量辐射敏感部件得到；局部单粒子效应数据为中子束流的当前辐照区域为辐射敏感部件时，测量待测电子系统得到。
其中，待测电子系统可以为汽车电子系统，即本申请的大气中子辐射试验方法可以实现对汽车电子进行大气中子辐射测试。部件单粒子效应数据可以为辐射敏感部件中诱生的单粒子效应的数据，包括但不局限于单粒子效应的发生次数和单粒子效应的类型等。局部单粒子效应数据可以为中子束流的当前辐照区域为辐射敏感部件时，辐射敏感部件诱生单粒子效应所导致的待测电子系统发生单粒子效应的数据。
具体地，辐射敏感部件的数量可以为一个或者多个，当辐射敏感部件位于中子束流的当前辐照区域，中子束斑覆盖辐射敏感部件时，对辐射敏感部件进行测量，得到部件单粒子效应数据。辐射敏感部件发生的单粒子效应，会导致待测电子系统也发生单粒子效应，通过在中子束流的当前辐照区域为辐射敏感部件时、对待测电子系统进行测量，并得到局部单粒子效应数据，从而可基于局部单粒子效应数据确定待测电子系统是否在辐射敏感部件的影响下发生单粒子效应。
进一步地，当中子束流的当前辐照区域为辐射敏感部件时，中子束斑只覆盖一个辐射敏感部件而非同时覆盖多个器件，即同一时刻位于中子束流的当前辐照区域的，仅有一个辐射敏感部件，以确定此时待测电子系统中的大气中子辐射效应是由对应的辐射敏感部件的中子辐射效应所导致的，使得局部单粒子效应数据能够更加准确地反映辐射敏感部件对待测电子系统的影响。
当辐射敏感部件的数量为至少两个时，依次将各辐射敏感部件确认为待测试器件，在中子束流的辐照区域为待测试部件时测量待测试部件的部件单粒子效应数据以及对应的局部单粒子效应数据，从而使得在对待测试部件进行测量时，只有待测试部件位于中子束流的辐照区域内，以确定测量时待测电子系统的单粒子效应是由待测试部件的单粒子效应所导致的，从而提高了大气中子辐射试验的可靠性。
步骤120，获取待测电子系统的系统单粒子效应数据；系统单粒子效应数据为在中子束流的当前辐照区域为待测电子系统时、测量待测电子系统得到。
其中，系统单粒子效应数据可以为中子束流的当前辐照区域时，待测电子系统中诱生的单粒子效应的数据，包括但不局限于单粒子效应的发生次数和单粒子效应的种类等。
具体地，在整个待测电子系统均位于中子束流的当前辐照区域，中子束流的当前辐照区域覆盖整个待测电子系统时，可采用中子光束对待测电子系统进行大气中子辐射试验，以确定待测电子系统的中子单粒子辐射效应。此时，测量待测电子系统并得到系统单粒子效应数据。
进一步地，中子束流的当前辐照区域为待测电子系统包括但不局限于以下情况：待测电子系统中各器件均位于中子束流的当前辐照区域，待测电子系统中各器件以及各连接线均位于中子束流的当前辐照区域，或者待测电子系统中的各组成部分均位于中子束流的当前辐照区域。
步骤130，根据部件单粒子效应数据、局部单粒子效应数据和系统单粒子效应数据，得到辐射效应试验结果。
具体地，可对部件单粒子效应数据、局部单粒子效应数据和/或系统单粒子效应数据进行处理，并将处理结果确认为辐射效应试验结果，例如可对系统单粒子效应数据进行计算，得到当中子束流的覆盖区域为待测电子系统时待测电子系统的平均单粒子效应截面和系统失效率，并将待测电子系统的平均单粒子效应截面和失效率作为辐射效应试验结果。或者可以将部件单粒子效应数据、局部单粒子效应数据和系统单粒子效应数据确认为辐射效应试验结果。
上述大气中子辐射试验方法中，通过采用待测电子系统整体辐射与辐射敏感部件辐射相结合的方法来确定待测电子系统的辐射效应试验结果，使得辐射效应试验结果能够准确地评估大气中子辐射对待测电子系统的影响，为电子系统大气中子辐射试验提供了试验方法；同时还可根据辐射效应试验结果确定大气中子辐射分别对辐射敏感部件和整个待测电子系统的影响程度，以便于对待测电子系统进行评估，并提供大气中子辐射加固方向。
在一个实施例中，根据部件单粒子效应数据、局部单粒子效应数据和系统单粒子效应数据，得到辐射效应试验结果的步骤，包括：
处理部件单粒子效应数据，得到敏感器件对应的部件平均单粒子效应截面和部件失效率，并根据系统单粒子效应数据得到待测电子系统的系统平均单粒子效应截面和系统失效率；
将部件平均单粒子效应截面、部件失效率、系统平均单粒子效应截面、系统失效率和局部单粒子效应数据，确认为辐射效应试验结果。
具体地，单粒子效应类型包括单粒子翻转、单粒子锁定、单粒子烧毁和单粒子栅击穿等，部件单粒子效应数据可包括辐射敏感部件诱生的、各类型单粒子效应分别对应的数据，局部单粒子效应数据可包括辐射敏感部件导致的、待测电子系统发生各类型单粒子效应分别对应的数据，系统单粒子效应数据可包括待测电子系统诱生的、各类型单粒子效应分别对应的数据。
可根据单粒子效应类型，分别采用对应的公式处理部件单粒子效应数据，以得到各类型单粒子效应分别对应的部件平均单粒子效应截面，和各类型单粒子效应分别对应的部件失效率。类似地，可根据单粒子效应类型，分别采用对应的公式处理系统单粒子效应数据，以得到各类型单粒子效应对应的系统平均单粒子效应截面和系统失效率。
将部件平均单粒子效应截面、部件失效率、系统平均单粒子效应截面、系统失效率和局部单粒子效应数据，确认为辐射效应试验结果，从而可结合待测电子系统的中子辐射结果和辐射敏感部件的中子辐射结果，得到辐射效应试验结果，进而可根据辐射效应试验结果确认待测电子系统中受大气中子影响较大的器件，为待测电子系统的大气中子辐射效应的试验和加固提供支撑。进一步地，还根据辐射效应试验结果对辐射敏感部件的辐射敏感度进行分类或分级。
在一个实施例中，部件单粒子效应数据包括辐射敏感部件诱生的、单粒子效应的部件发生次数；系统单粒子效应数据包括待测电子系统诱生的、单粒子效应的系统发生次数；
如图2所示，处理部件单粒子效应数据，得到敏感器件对应的部件平均单粒子效应截面和部件失效率，并根据系统单粒子效应数据得到待测电子系统的系统平均单粒子效应截面和系统失效率的步骤，包括：
步骤210，根据部件发生次数得到辐射敏感部件发生的单粒子个数，并根据系统发生次数得到待测电子系统发生的单粒子个数；
步骤220，获取大气中子平均注量，将辐射敏感部件发生的单粒子个数和大气中子平均注量的商确认为部件平均单粒子效应截面，并将待测电子系统发生的单粒子个数和大气中子平均注量的商确认为系统平均单粒子效应截面。
具体地，部件发生次数包括辐射敏感部件中，各类型单粒子效应对应的发生次数，例如可包括辐射敏感部件发生单粒子翻转的次数，辐射敏感部件发生单粒子锁定的次数和辐射敏感部件发生单粒子烧毁的次数等。类似的，系统发生次数可包括待测电子系统中，各类型单粒子效应对应的发生次数。
具体地，根据单粒子效应的发生次数确定部件或系统发生的单粒子个数，即可根据部件发生次数得到辐射敏感部件发生的单粒子个数，以及根据系统发生次数得到待测电子系统发生的单粒子个数。进一步地，需要根据各类型单粒子效应的发生次数，分别确定各类型单粒子效应发生时、部件或系统发生的单粒子个数。
可以将辐射敏感部件发生的单粒子个数和大气中子平均注量的商确认为部件平均单粒子效应截面，并将待测电子系统发生的单粒子个数和大气中子平均注量的商确认为系统平均单粒子效应截面。具体而言，可按照以下公式处理辐射敏感部件发生的单粒子个数和大气中子平均注量，得到部件平均单粒子效应截面；并按照以下公式处理待测电子系统发生的单粒子个数和大气中子平均注量，得到系统平均单粒子效应截面：
其中，
为大气中子平均单粒子效应截面，单位为cm2(平方厘米)；NSEE_dev为发生的单粒子个数；Φspec为所述大气中子平均注量，单位为cm-2。
当NSEE_dev为部件单粒子个数时，
为部件平均单粒子效应截面；当NSEE_dev为系统单粒子个数时，
为系统平均单粒子效应截面。
在一个实施例中，局部单粒子效应数据包括待测电子系统发生单粒子效应的单粒子效应种类、单粒子效应性质和单粒子效应阈值；
辐射敏感部件为待测电子系统中的纳米级集成电路。
具体地，局部单粒子效应数据为辐射敏感部件诱生单粒子效应所导致的待测电子系统发生单粒子效应的数据，包括但不局限于待测电子系统发生单粒子效应的单粒子效应种类、单粒子效应性质和单粒子效应阈值。辐射敏感部件可以为待测电子系统中的纳米级集成电路，例如MCU、MPU和存储器(如FLASH存储器和DDR存储器)等。
在一个实施例中，获取待测电子系统中辐射敏感部件的部件单粒子效应数据的步骤之前，还包括：
对待测电子系统进行初始化测试，确认待测电子系统的工作状态；
若待测电子系统的工作状态为正常工作状态，则获取待测电子系统中辐射敏感部件的部件单粒子效应数据；
若待测电子系统的工作状态为故障状态，则结束试验。
具体地，在选定待测电子系统时，需要对待测电子系统进行初始化测试，以确定待测电子系统处于正常工作状态。当待测电子系统的工作状态为正常工作状态时，则获取待测电子系统中辐射敏感部件的部件单粒子效应数据，进入大气中子辐射试验；若待测电子系统为故障状态，则结束试验，从而可排除故障的待测电子系统，以避免系统故障对试验结果造成的影响，提高了试验的准确度和可靠性。
在一个实施例中，获取待测电子系统中辐射敏感部件的部件单粒子效应数据的步骤之前，还包括：
获取模拟试验环境，并根据模拟试验环境确定中子输出数据；中子输出数据用于指示中子束流的中子种类和注量率。
为便于理解本申请的方案，下面通过一个具体的示例进行说明。如图3所示，提供了一种大气中子辐射试验方法，包括以下步骤：
步骤302，选择待测汽车电子系统；
步骤304，对待测汽车电子系统进行初始化测试；
步骤306，判断待测汽车电子系统是否失效，若是，则进入步骤302；若否，则进入步骤308；
步骤308，确定中子输出数据，并根据中子输出数据选择中子源；
步骤310，搭建大气中子辐射试验系统；
步骤312，调试大气中子辐射试验系统，并对大气中子辐射试验系统进行初始在线测试；
步骤314，辐射敏感部件的局部辐射试验；
步骤316，待测汽车电子系统整体辐射试验；
步骤318，记录发生单粒子效应数据；
步骤320，单粒子截面和失效率计算；
步骤322，结束试验。
其中，中子输出数据包括中子种类和注量率等。单粒子效应数据包括部件单粒子效应数据、局部单粒子效应数据和系统单粒子效应数据；单粒子截面包括部件平均单粒子截面和系统平均单粒子截面；失效率包括部件失效率和系统失效率。
应该理解的是，虽然图1-3的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，图1-3中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些子步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
在一个实施例中，如图4所示，提供了一种大气中子辐射试验系统，包括中子源，以及用于连接待测电子系统的模拟器、第一控制设备；
中子源输出中子束流；中子束流辐照待测电子系统；
模拟器输出模拟信号至待测电子系统；模拟信号用于指示待测电子系统执行相应的功能；
第一控制设备执行上述任一实施例中大气中子辐射试验方法的步骤。
具体地，中子源输出中子束流，中子束流辐照辐射敏感部件或者整个待测电子系统。模拟器用于为待测电子系统提供模拟信号，待测电子系统对接收到的模拟信号进行分析处理，并执行相应的功能。例如，模拟器可为待测汽车电子系统提供模拟信号，使得待测汽车电子系统中仪表系统的探测器能够探测到行车信号，包括但不局限于车速、油耗、里程、行车安全和路况等信号。
在一个实施例中，中子源为CSNS大气中子谱仪。
具体地，CSNS(China Spallation Neutron Source，中国散裂中子源)大气中子谱仪的能谱图可如图5所示，相比于国际其他中子辐射装置，CSNS的大气中子辐射能谱图与JEDEC(Joint Electron Device Engineering Council，固态技术协会)推荐的大气中子能谱吻合最好，从而能提供理想的模拟大气中子的加速辐照环境。而与JEDEC推荐谱形的吻合，可以保证全能区的辐射效应测试结果的准确性和可靠性。
在一个实施例中，如图6所示，还包括准直仪、摄像设备以及连接第一控制设备的第二控制设备；摄像设备连接第一控制设备；
准直仪设于中子源的中子输出口；
摄像设备用于对待测电子系统进行拍摄得到面板显示图像，并将面板显示图像传输给第一控制设备。
具体地，准直仪设于中子源的中子输出口，中子束流可采用准直仪缩小束线，经准直仪缩小后的中子束流的当前辐照区域可以为辐射敏感部件，即通过准直仪设于中子源的中子输出口，从而可实现中子束流只覆盖辐射敏感器件，并针对辐射敏感器件进行试验。当中子束流需要覆盖整个待测电子系统时，可将准直仪移除。
摄像设备拍摄待测电子系统的输出情况，以确定待测电子系统是否存在异常情况。进一步地，可对待测电子系统的显示面板进行拍摄，得到面板显示图像，并将面板显示图像传输给第一控制设备，使得第一控制设备可通过对面板显示图像进行分析，确定待测电子系统的系统单粒子效应数据。
第二控制设备可将对应的控制参数输入到辐射敏感部件或者待测电子系统中，并接收辐射敏感部件或者待测电子系统的测试输出数据，将测试输出数据与对照数据进行比对，以确定大气中子单粒子辐射导致的数据翻转或功能中断现象。其中，对照数据为在没有辐射时，待测电子系统接收控制参数并输出的测试数据。进一步地，第二控制设备可用于执行单粒子辐射测试软件；摄像设备和第二控制设备可通过网线与第一控制设备进行连接，使得第一控制设备可对测试程序和测试结果进行监控。
在一个实施例中，还包括直流电源；直流电源用于连接待测电子系统。
具体地，直流电源用于对待测电子系统进行供电。
在一个实施例中，模拟器、待测电子系统、摄像设备、直流电源和第二控制设备可设于辐射大厅内，第一控制设备可设于测试大厅内。本申请通过对设备进行隔离，从而提高试验的安全性。
在一个实施例中，如图7所示，提供了一种大气中子辐射试验装置，包括：部件单粒子效应数据获取模块、系统单粒子效应数据获取模块和辐射效应试验结果获取模块，其中：
部件单粒子效应数据获取模块710，用于获取待测电子系统中辐射敏感部件的部件单粒子效应数据，以及待测电子系统的局部单粒子效应数据；部件单粒子效应数据为在中子束流的当前辐照区域为辐射敏感部件时、测量辐射敏感部件得到；局部单粒子效应数据为中子束流的当前辐照区域为辐射敏感部件时，测量待测电子系统得到；
系统单粒子效应数据获取模块720，用于获取待测电子系统的系统单粒子效应数据；系统单粒子效应数据为在中子束流的当前辐照区域为待测电子系统时、测量待测电子系统得到；
辐射效应试验结果获取模块730，用于根据部件单粒子效应数据、局部单粒子效应数据和系统单粒子效应数据，得到辐射效应试验结果。
在一个实施例中，当辐射敏感部件的数量为至少两个时，部件单粒子效应数据获取模块包括：
待测试器件确认单元，用于依次将各辐射敏感部件确认为待测试器件；
数据获取单元，用于在中子束流的当前辐照区域为待测试部件时，测量待测试器件的部件单粒子效应数据，以及待测试器件对应的局部单粒子效应数据。
在一个实施例中，辐射效应试验结果获取模块包括：
单粒子效应截面和失效率获取单元，用于处理部件单粒子效应数据，得到敏感器件对应的部件平均单粒子效应截面和部件失效率，并根据系统单粒子效应数据得到待测电子系统的系统平均单粒子效应截面和系统失效率；
试验结果确认单元，用于将部件平均单粒子效应截面、部件失效率、系统平均单粒子效应截面、系统失效率和局部单粒子效应数据，确认为辐射效应试验结果。
在一个实施例中，部件单粒子效应数据包括辐射敏感部件诱生的、单粒子效应的部件发生次数；系统单粒子效应数据包括待测电子系统诱生的、单粒子效应的系统发生次数；
单粒子效应截面和失效率获取单元包括：
单粒子个数获取单元，用于根据部件发生次数得到辐射敏感部件发生的单粒子个数，并根据系统发生次数得到待测电子系统发生的单粒子个数；
单粒子效应截面获取单元，用于大气中子平均注量，将辐射敏感部件发生的单粒子个数和大气中子平均注量的商确认为部件平均单粒子效应截面，并将待测电子系统发生的单粒子个数和大气中子平均注量的商确认为系统平均单粒子效应截面。
在一个实施例中，局部单粒子效应数据包括待测电子系统发生单粒子效应的单粒子效应种类、单粒子效应性质和单粒子效应阈值；
辐射敏感部件为待测电子系统中的纳米级集成电路。
在一个实施例中，装置还包括：
工作状态确认模块，用于对待测电子系统进行初始化测试，确认待测电子系统的工作状态；若待测电子系统的工作状态为正常工作状态，则获取待测电子系统中辐射敏感部件的部件单粒子效应数据；若待测电子系统的工作状态为故障状态，则结束试验。
在一个实施例中，装置还包括：
中子输出数据确定模块，用于获取模拟试验环境，并根据模拟试验环境确定中子输出数据；中子输出数据用于指示中子束流的中子种类和注量率。
关于大气中子辐射试验装置的具体限定可以参见上文中对于大气中子辐射试验方法的限定，在此不再赘述。上述大气中子辐射试验装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。
在一个实施例中，提供了一种控制设备，该计算机设备可以是终端，其内部结构图可以如图8所示。该计算机设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器、网络接口、显示屏和输入装置。其中，该计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统和计算机程序。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的网络接口用于与外部的终端通过网络连接通信。该计算机程序被处理器执行时以实现一种大气中子试验方法。该计算机设备的显示屏可以是液晶显示屏或者电子墨水显示屏，该计算机设备的输入装置可以是显示屏上覆盖的触摸层，也可以是计算机设备外壳上设置的按键、轨迹球或触控板，还可以是外接的键盘、触控板或鼠标等。
本领域技术人员可以理解，图8中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的计算机设备的限定，具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。
在一个实施例中，提供了一种控制设备，包括存储器和处理器，存储器中存储有计算机程序，该处理器执行计算机程序时实现以下步骤：
获取待测电子系统中辐射敏感部件的部件单粒子效应数据，以及待测电子系统的局部单粒子效应数据；部件单粒子效应数据为在中子束流的当前辐照区域为辐射敏感部件时、测量辐射敏感部件得到；局部单粒子效应数据为中子束流的当前辐照区域为辐射敏感部件时，测量待测电子系统得到；
获取待测电子系统的系统单粒子效应数据；系统单粒子效应数据为在中子束流的当前辐照区域为待测电子系统时、测量待测电子系统得到；
根据部件单粒子效应数据、局部单粒子效应数据和系统单粒子效应数据，得到辐射效应试验结果。
在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：
当辐射敏感部件的数量为至少两个时，获取待测电子系统中辐射敏感部件的部件单粒子效应数据，以及待测电子系统的局部单粒子效应数据的步骤，包括：
依次将各辐射敏感部件确认为待测试器件；在中子束流的当前辐照区域为待测试部件时，测量待测试器件的部件单粒子效应数据，以及待测试器件对应的局部单粒子效应数据。
在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：
根据部件单粒子效应数据、局部单粒子效应数据和系统单粒子效应数据，得到辐射效应试验结果的步骤，包括：
处理部件单粒子效应数据，得到敏感器件对应的部件平均单粒子效应截面和部件失效率，并根据系统单粒子效应数据得到待测电子系统的系统平均单粒子效应截面和系统失效率；将部件平均单粒子效应截面、部件失效率、系统平均单粒子效应截面、系统失效率和局部单粒子效应数据，确认为辐射效应试验结果。
在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：
部件单粒子效应数据包括辐射敏感部件诱生的、单粒子效应的部件发生次数；系统单粒子效应数据包括待测电子系统诱生的、单粒子效应的系统发生次数；处理部件单粒子效应数据，得到敏感器件对应的部件平均单粒子效应截面和部件失效率，并根据系统单粒子效应数据得到待测电子系统的系统平均单粒子效应截面和系统失效率的步骤，包括：
根据部件发生次数得到辐射敏感部件发生的单粒子个数，并根据系统发生次数得到待测电子系统发生的单粒子个数；获取大气中子平均注量，将辐射敏感部件发生的单粒子个数和大气中子平均注量的商确认为部件平均单粒子效应截面，并将待测电子系统发生的单粒子个数和大气中子平均注量的商确认为系统平均单粒子效应截面。
在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：局部单粒子效应数据包括待测电子系统发生单粒子效应的单粒子效应种类、单粒子效应性质和单粒子效应阈值；辐射敏感部件为待测电子系统中的纳米级集成电路。
在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：
获取待测电子系统中辐射敏感部件的部件单粒子效应数据的步骤之前，还包括：对待测电子系统进行初始化测试，确认待测电子系统的工作状态；若待测电子系统的工作状态为正常工作状态，则获取待测电子系统中辐射敏感部件的部件单粒子效应数据；若待测电子系统的工作状态为故障状态，则结束试验。
在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：
获取待测电子系统中辐射敏感部件的部件单粒子效应数据的步骤之前，还包括：获取模拟试验环境，并根据模拟试验环境确定中子输出数据；中子输出数据用于指示中子束流的中子种类和注量率。
在一个实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：
获取待测电子系统中辐射敏感部件的部件单粒子效应数据，以及待测电子系统的局部单粒子效应数据；部件单粒子效应数据为在中子束流的当前辐照区域为辐射敏感部件时、测量辐射敏感部件得到；局部单粒子效应数据为中子束流的当前辐照区域为辐射敏感部件时，测量待测电子系统得到；
获取待测电子系统的系统单粒子效应数据；系统单粒子效应数据为在中子束流的当前辐照区域为待测电子系统时、测量待测电子系统得到；
根据部件单粒子效应数据、局部单粒子效应数据和系统单粒子效应数据，得到辐射效应试验结果。
在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：
当辐射敏感部件的数量为至少两个时，获取待测电子系统中辐射敏感部件的部件单粒子效应数据，以及待测电子系统的局部单粒子效应数据的步骤，包括：依次将各辐射敏感部件确认为待测试器件；在中子束流的当前辐照区域为待测试部件时，测量待测试器件的部件单粒子效应数据，以及待测试器件对应的局部单粒子效应数据。
在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：
根据部件单粒子效应数据、局部单粒子效应数据和系统单粒子效应数据，得到辐射效应试验结果的步骤，包括：
处理部件单粒子效应数据，得到敏感器件对应的部件平均单粒子效应截面和部件失效率，并根据系统单粒子效应数据得到待测电子系统的系统平均单粒子效应截面和系统失效率；将部件平均单粒子效应截面、部件失效率、系统平均单粒子效应截面、系统失效率和局部单粒子效应数据，确认为辐射效应试验结果。
在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：
部件单粒子效应数据包括辐射敏感部件诱生的、单粒子效应的部件发生次数；系统单粒子效应数据包括待测电子系统诱生的、单粒子效应的系统发生次数；
处理部件单粒子效应数据，得到敏感器件对应的部件平均单粒子效应截面和部件失效率，并根据系统单粒子效应数据得到待测电子系统的系统平均单粒子效应截面和系统失效率的步骤，包括：
根据部件发生次数得到辐射敏感部件发生的单粒子个数，并根据系统发生次数得到待测电子系统发生的单粒子个数；获取大气中子平均注量，将辐射敏感部件发生的单粒子个数和大气中子平均注量的商确认为部件平均单粒子效应截面，并将待测电子系统发生的单粒子个数和大气中子平均注量的商确认为系统平均单粒子效应截面。
在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：
局部单粒子效应数据包括待测电子系统发生单粒子效应的单粒子效应种类、单粒子效应性质和单粒子效应阈值；辐射敏感部件为待测电子系统中的纳米级集成电路。
在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：
获取待测电子系统中辐射敏感部件的部件单粒子效应数据的步骤之前，还包括：对待测电子系统进行初始化测试，确认待测电子系统的工作状态；若待测电子系统的工作状态为正常工作状态，则获取待测电子系统中辐射敏感部件的部件单粒子效应数据；若待测电子系统的工作状态为故障状态，则结束试验。
在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：
获取待测电子系统中辐射敏感部件的部件单粒子效应数据的步骤之前，还包括：获取模拟试验环境，并根据模拟试验环境确定中子输出数据；中子输出数据用于指示中子束流的中子种类和注量率。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(RAM)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM以多种形式可得，诸如静态RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双数据率SDRAM(DDRSDRAM)、增强型SDRAM(ESDRAM)、同步链路(Synchlink)DRAM(SLDRAM)、存储器总线(Rambus)直接RAM(RDRAM)、直接存储器总线动态RAM(DRDRAM)、以及存储器总线动态RAM(RDRAM)等。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种大气中子辐射试验方法，其特征在于，包括以下步骤：
获取待测电子系统中辐射敏感部件的部件单粒子效应数据，以及所述待测电子系统的局部单粒子效应数据；所述部件单粒子效应数据为在中子束流的当前辐照区域为所述辐射敏感部件时、测量所述辐射敏感部件得到；所述局部单粒子效应数据为所述中子束流的当前辐照区域为所述辐射敏感部件时，测量所述待测电子系统得到；
获取所述待测电子系统的系统单粒子效应数据；所述系统单粒子效应数据为在所述中子束流的当前辐照区域为所述待测电子系统时、测量所述待测电子系统得到；
根据所述部件单粒子效应数据、所述局部单粒子效应数据和所述系统单粒子效应数据，得到辐射效应试验结果。
2.根据权利要求1所述的大气中子辐射试验方法，其特征在于，根据所述部件单粒子效应数据、所述局部单粒子效应数据和所述系统单粒子效应数据，得到辐射效应试验结果的步骤，包括：
处理所述部件单粒子效应数据，得到所述敏感器件对应的部件平均单粒子效应截面和部件失效率，并根据所述系统单粒子效应数据得到所述待测电子系统的系统平均单粒子效应截面和系统失效率；
将所述部件平均单粒子效应截面、所述部件失效率、所述系统平均单粒子效应截面、所述系统失效率和所述局部单粒子效应数据，确认为所述辐射效应试验结果。
3.根据权利要求2所述的大气中子辐射试验方法，其特征在于，所述部件单粒子效应数据包括所述辐射敏感部件诱生的、单粒子效应的部件发生次数；所述系统单粒子效应数据包括所述待测电子系统诱生的、单粒子效应的系统发生次数；
处理所述部件单粒子效应数据，得到所述敏感器件对应的部件平均单粒子效应截面和部件失效率，并根据所述系统单粒子效应数据得到所述待测电子系统的系统平均单粒子效应截面和系统失效率的步骤，包括：
根据所述部件发生次数得到所述辐射敏感部件发生的单粒子个数，并根据所述系统发生次数得到所述待测电子系统发生的单粒子个数；
获取大气中子平均注量，将所述辐射敏感部件发生的单粒子个数和所述大气中子平均注量的商确认为所述部件平均单粒子效应截面，并将所述待测电子系统发生的单粒子个数和所述大气中子平均注量的商确认为所述系统平均单粒子效应截面。
4.根据权利要求1所述的大气中子辐射试验方法，其特征在于，所述局部单粒子效应数据包括所述待测电子系统发生单粒子效应的单粒子效应种类、单粒子效应性质和单粒子效应阈值；
所述辐射敏感部件为所述待测电子系统中的纳米级集成电路。
5.根据权利要求1至4任一项所述的大气中子辐射试验方法，其特征在于，获取待测电子系统中辐射敏感部件的部件单粒子效应数据的步骤之前，还包括：
对所述待测电子系统进行初始化测试，确认所述待测电子系统的工作状态；
若所述待测电子系统的工作状态为正常工作状态，则获取待测电子系统中辐射敏感部件的部件单粒子效应数据；
若所述待测电子系统的工作状态为故障状态，则结束试验。
6.根据权利要求1至4任一项所述的大气中子辐射试验方法，其特征在于，获取待测电子系统中辐射敏感部件的部件单粒子效应数据的步骤之前，还包括：
获取模拟试验环境，并根据所述模拟试验环境确定中子输出数据；所述中子输出数据用于指示所述中子束流的中子种类和注量率。
7.一种大气中子辐射试验装置，其特征在于，包括：
部件单粒子效应数据获取模块，用于获取待测电子系统中辐射敏感部件的部件单粒子效应数据，以及所述待测电子系统的局部单粒子效应数据；所述部件单粒子效应数据为在中子束流的当前辐照区域为所述辐射敏感部件时、测量所述辐射敏感部件得到；所述局部单粒子效应数据为所述中子束流的当前辐照区域为所述辐射敏感部件时，测量所述待测电子系统得到；
系统单粒子效应数据获取模块，用于获取所述待测电子系统的系统单粒子效应数据；所述系统单粒子效应数据为在所述中子束流的当前辐照区域为所述待测电子系统时、测量所述待测电子系统得到；
辐射效应试验结果获取模块，用于根据所述部件单粒子效应数据、所述局部单粒子效应数据和所述系统单粒子效应数据，得到辐射效应试验结果。
8.一种大气中子辐射试验系统，其特征在于，包括中子源，以及用于连接所述待测电子系统的模拟器、第一控制设备；
所述中子源输出中子束流；所述中子束流用于辐照所述待测电子系统或所述待测电子系统中的所述辐射敏感部件；
所述模拟器输出模拟信号至所述待测电子系统；所述模拟信号用于指示所述待测电子系统执行相应的功能；
所述第一控制设备执行权利要求1至权利要求6任一项所述大气中子辐射试验方法的步骤。
9.根据权利要求8所述的大气中子辐射试验系统，其特征在于，所述中子源为CSNS大气中子谱仪。
10.根据权利要求8或9所述的大气中子辐射试验系统，其特征在于，还包括准直仪、摄像设备以及连接所述第一控制设备的第二控制设备；所述摄像设备连接所述第一控制设备；
所述准直仪设于所述中子源的中子输出口；
所述摄像设备用于对所述待测电子系统进行拍摄得到面板显示图像，并将所述面板显示图像传输给所述第一控制设备。
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