RU2759252C1 - Complex for testing radiation resistance of electronic component base products in high-intensity fields of braking radiation - Google Patents
Complex for testing radiation resistance of electronic component base products in high-intensity fields of braking radiation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2759252C1 RU2759252C1 RU2021111641A RU2021111641A RU2759252C1 RU 2759252 C1 RU2759252 C1 RU 2759252C1 RU 2021111641 A RU2021111641 A RU 2021111641A RU 2021111641 A RU2021111641 A RU 2021111641A RU 2759252 C1 RU2759252 C1 RU 2759252C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- container
- compartment
- radiation
- testing
- test
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01T—MEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
- G01T1/00—Measuring X-radiation, gamma radiation, corpuscular radiation, or cosmic radiation
- G01T1/16—Measuring radiation intensity
- G01T1/167—Measuring radioactive content of objects, e.g. contamination
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Measurement Of Radiation (AREA)
Abstract
Description
Предлагаемое изобретение относится к области ядерной и радиационной физики и может быть использовано для испытания радиационной стойкости (PC) изделий перспективной электронно-компонентной базы (ЭКБ) разных типов - СБИС-ОЗУ, МП, МК и других в высокоинтенсивных высокодозных полях ионизирующих излучений (ИИ) наносекундной длительности.The proposed invention relates to the field of nuclear and radiation physics and can be used to test the radiation resistance (PC) of products of a promising electronic component base (ECB) of various types - VLSI-RAM, MP, MK and others in high-intensity high-dose fields of ionizing radiation (IR) nanosecond duration.
Известна установка для испытаний на радиационную стойкость (Патент RU 2128349. Установка для испытаний на радиационную стойкость. Д.В. Громов, С.В. Ермолаев, А.Ю. Никифоров, П.К. Скоробогатов, А.И. Чумаков, О.А. Калашников, А.В. Яненко. СПЭЛС, 1999 г. [1].) Установка содержит источник рентгеновского излучения, детектор излучения, плата подключения испытываемого объекта, объект испытаний. Недостатком установки является малая энергия источника рентгеновского типа, работа источника в статическом режиме, низкая помехоустойчивость из-за использования протяженных гальванических связей между блоками.Known installation for testing for radiation resistance (Patent RU 2128349. Installation for testing for radiation resistance. D. V. Gromov, S. V. Ermolaev, A. Yu. Nikiforov, P. K. Skorobogatov, A. I. Chumakov, O . A. Kalashnikov, A. V. Yanenko. SPELS, 1999 [1].) The installation contains an X-ray source, a radiation detector, a connection board for the tested object, a test object. The disadvantage of the installation is the low energy of the X-ray source, the operation of the source in a static mode, low noise immunity due to the use of extended galvanic connections between the blocks.
Известен автоматизированный комплекс для испытаний интегральных микросхем на радиационную стойкость (Патент RU 2435169. Автоматизированный комплекс для испытаний интегральных микросхем на радиационную стойкость. Бузоверя Е.В., Наумов Ю.В. ВНИИЭФ. 2010 г. [2]), содержащий источник ионизирующих излучений (ИИ), в потоке которого размещен детектор ионизирующего излучения и облучаемый блок с испытываемым элементом ЭКБ, блоки управления и контроля. Примем данный комплекс в качестве аналога.Known automated complex for testing integrated microcircuits for radiation resistance (Patent RU 2435169. Automated complex for testing integrated circuits for radiation resistance. Buzoverya EV, Naumov Yu.V. VNIIEF. 2010 [2]), containing a source of ionizing radiation (II), in the flow of which there is an ionizing radiation detector and an irradiated unit with a tested EEE element, control and monitoring units. Let's take this complex as an analogue.
При этом регистрирующая аппаратура находится в отдельном помещении, отделенном от облучательного зала биологической защитой. Это приводит к необходимости использования кабелей длиной до 25 м. Недостатком данного комплекса является низкая помехоустойчивость из-за использования электрических кабелей значительной длины, подверженных электромагнитным наводкам (ЭМН).In this case, the recording equipment is located in a separate room, separated from the irradiation room by biological shielding. This leads to the need to use cables up to 25 m long. The disadvantage of this complex is low noise immunity due to the use of electrical cables of considerable length, subject to electromagnetic interference (EMN).
Известен автоматизированный, комплекс для испытаний элементов ЭКБ на радиационную стойкость (Патент RU 2553831. Автоматизированный комплекс для испытаний элементов электронно-компонентной базы на радиационную стойкость. Панченко А.Н., Пикарь В.Α., Родигин А.В., Тетеревков А.В., Эльяш С.Л. ВНИИЭФ, 2015 г. [3]), также содержащий источник ИИ, в потоке которого размещен детектор ИИ и облучаемый экранирующий от электромагнитного излучения контейнер с испытываемым элементом ЭКБ. Контейнер сделан из алюминия с толщиной стенок 2 мм, за испытываемым изделием (элементом) ЭКБ дополнительно размещена плита-экран из свинца толщиной 2 мм, снижающая дозовую нагрузку на расположенные далее в контейнере блоки управления и функционального контроля и автономные стабилизированные источники электропитания. Примем данный комплекс в качестве аналога.Known automated complex for testing electronic components for radiation resistance (Patent RU 2553831. Automated complex for testing elements of an electronic component base for radiation resistance. Panchenko A.N., Pikar V.Y., Rodigin A.V., Teterevkov A. V., Elyash S.L. VNIIEF, 2015 [3]), which also contains an IR source, in the flow of which there is an IR detector and an irradiated container shielding from electromagnetic radiation with a tested EEE element. The container is made of aluminum with a wall thickness of 2 mm; behind the tested product (element) of the electronic component base, there is an additional 2 mm thick lead shield plate, which reduces the dose load on the control and functional monitoring units located further in the container and autonomous stabilized power supplies. Let's take this complex as an analogue.
Управляющая и регистрирующая аппаратура также находится в отдельном помещении. Особенностью данного комплекса является использование для передачи информации с испытуемого ЭКБ волоконно-оптических линий передачи (ВОЛП), которые снижают чувствительность комплекса к ЭМЫ. Кроме того, в комплексе реализован ряд решений, ускоряющих процесс перехода от одного типа испытываемого изделия ЭКБ к другому.The control and recording equipment is also located in a separate room. A feature of this complex is the use of fiber-optic transmission lines (FOCL) for transmitting information from the EEE under test, which reduce the sensitivity of the complex to EMA. In addition, the complex implements a number of solutions that accelerate the process of transition from one type of tested EEE product to another.
Недостатки комплекса-аналога состоят в следующем:The disadvantages of the analog complex are as follows:
- расположение регистрирующей аппаратуры в отдельном помещении,- location of the recording equipment in a separate room,
- необходимость использования дополнительных преобразователей для перевода электрических импульсов ЭКБ в световое излучение и обратно при передаче информации по ВОЛП,- the need to use additional converters to convert the electrical impulses of the EEE into light radiation and vice versa when transmitting information via fiber optic lines,
- низкая мощность используемого импульсного источника излучения - АРСЫ (СЛ. Эльяш и др. Малогабаритный импульсный ускоритель электронов АРСА для радиационных исследований. Труды РФЯЦ-ВНИИЭФ, Вып.9. с. 128-131, 2005. [4]).- low power of the used pulsed radiation source - ARSA (SL. Elyash et al. Small-sized pulsed electron accelerator ARSA for radiation research. Proceedings of RFNC-VNIIEF, Issue 9. pp. 128-131, 2005. [4]).
Существует потребность в испытании современных изделий (элементов) ЭКБ на мощности дозы, на 2-3 порядка превосходящие способности АРСЫ. Высокоинтенсивное излучение генерируется электронными ускорителями типа линейного индукционного ускорителя ЛИУ-30 (Павловский А.И., Босамыкин B.C., Герасимов А.И., Тананакин В.А., Федоткин А.С., Морунов К.А., Басманов В.Ф., Скрипка Г.М., Тарасов А.Д., Гордеев B.C., Гришин А.В., Анфиногенов В.Я., Грицына В.П., Аверченков В.Я., Лазарев С.А., Горкунов B.C., Вересов В.П., Кошелев А.С., Одинцов Ю.М. Мощный линейный импульсный ускоритель пучка электронов на радиальных линиях ЛИУ-30. ПТЭ, №2,1998 г. - С.13-25. [5], Моделирующие и облучательные комплексы и установки РФЯЦ-ВНИИЭФ. Завьялов Н.В., Гордеев B.C., Савченко В.А., Грунин А.В. и др. //Физика и техника высоких плотностей энергии: ФГУП «РФЯЦ-ВНИИЭФ», 2011. - с. 165-191. [6]), имеющим характерную длительность импульса ~20 нс.There is a need to test modern EEE products (elements) at a dose rate that is 2-3 orders of magnitude higher than the capabilities of ARCA. High-intensity radiation is generated by electron accelerators such as the linear induction accelerator LIU-30 (Pavlovsky A.I., Bosamykin BC, Gerasimov A.I., Tananakin V.A., Fedotkin A.S., Morunov K.A., Basmanov V.F. ., Skripka G.M., Tarasov A.D., Gordeev VS, Grishin A.V., Anfinogenov V.Ya., Gritsyna V.P., Averchenkov V.Ya., Lazarev S.A., Gorkunov VS, Veresov VP, Koshelev AS, Odintsov Yu.M. Powerful linear pulsed electron beam accelerator on radial lines LIU-30. and irradiation complexes and installations of RFNC-VNIIEF.Zavyalov NV, Gordeev VS, Savchenko VA, Grunin AV et al. // Physics and technology of high energy densities: FSUE RFNC-VNIIEF, 2011. - pp. 165-191. [6]), having a characteristic pulse duration of ~ 20 ns.
Существует комплекс для испытаний радиационной стойкости изделий ЭКБ в высокоинтенсивных полях тормозного излучения (ТИ), основанные на использовании ускорителя ЛИУ-30 [5], [6]. Комплекс включает в себя:There is a complex for testing the radiation resistance of ECB products in high-intensity bremsstrahlung fields (BR), based on the use of the LIU-30 accelerator [5], [6]. The complex includes:
- ускоритель ЛИУ-30, создающий широкий пучок ТИ для облучения крупногабаритных объектов испытаний (на расстоянии 1 м от мишени, диаметр пучка составляет 0.6 м [5]). Ускоритель располагается в отдельном отсеке, а в облучательный зал выводится его мишенная часть;- accelerator LIU-30, which creates a wide TI beam for irradiation of large test objects (at a distance of 1 m from the target, the beam diameter is 0.6 m [5]). The accelerator is located in a separate compartment, and its target part is brought out into the irradiation hall;
- облучательный зал (зал для проведения экспериментов-испытаний), в котором распространяется поток ТИ и устанавливаются исследуемые объекты (объекты испытаний - ОИ) в прямом потоке ТИ. Размеры зала следующие: ширина×высота×длина 12×8×24 м3.- an irradiation room (a hall for carrying out experiments and tests), in which the TI flow spreads and the objects under study (test objects - OI) are installed in the TI direct flow. The dimensions of the hall are as follows: width × height ×
- измерительную оснастку для установки изделий ЭКБ в экспериментальном зале и соединения с ней кабелей;- measuring equipment for installing EEE products in the experimental hall and connecting cables to it;
- дозиметры, устанавливаемые в потоке ТИ для измерения его характеристик;- dosimeters installed in the TI stream to measure its characteristics;
- кабели, по которым передается электрическое питание к испытываемым объектам и, наоборот, информация на регистрирующую аппаратуру, расположенную в соседних измерительных помещениях (отсеках). Для питания регистрирующей аппаратуры могут использоваться бесперебойные источники. Измерительные отсеки с регистрирующей аппаратурой отделены от облучательного зала толстыми бетонными стенами толщиной 2-3 м и тем самым защищены от воздействия радиации и электромагнитных наводок (ЭМН). В бетонных стенах проложены кабель-каналы для вывода измерительных кабелей. Облучательный зал также отделен от соседнего отсека, где располагается ускоритель, толстой бетонной стеной. Кабели могут дополнительно экранироваться металлической фольгой или (и) металлизированной тканью.- cables through which electric power is transmitted to the tested objects and, conversely, information to the recording equipment located in adjacent measuring rooms (compartments). Uninterruptible power supplies can be used to power the recording equipment. The measuring compartments with the recording equipment are separated from the irradiation room by thick concrete walls 2-3 m thick and thus protected from the effects of radiation and electromagnetic interference (EMN). In the concrete walls, cable channels are laid for the output of the measuring cables. The irradiation hall is also separated from the adjacent compartment, where the accelerator is located, by a thick concrete wall. Cables can be additionally shielded with metal foil and / or metallized fabric.
Примем данный комплекс для испытаний радиационной стойкости в высокоинтенсивных полях тормозного излучений в качестве прототипа.We will take this complex for testing radiation resistance in high-intensity fields of bremsstrahlung radiation as a prototype.
Развитие изделий (элементов) ЭКБ привело к тому, что данный комплекс для испытания радиационной стойкости в высокоинтенсивных полях тормозного излучения в значительной степени перестал удовлетворять современным требованиям. Недостатки существующего комплекса испытаний - прототипа состоят в следующем. Для передачи информации о воздействии излучения на исследуемый объект (ОИ) до регистрирующей аппаратуры в соседние измерительные отсеки используются кабельные линии длиной от 20 м. При этом осуществляется прямое воздействие ионизирующего излучения на кабели, передающие сигналы до регистрирующей аппаратуры, что приводит к возникновению радиационно-наведенных потенциалов до ~100 В.The development of EEE products (elements) has led to the fact that this complex for testing radiation resistance in high-intensity bremsstrahlung fields has largely ceased to meet modern requirements. The disadvantages of the existing set of tests - the prototype are as follows. To transmit information about the effect of radiation on the object under study (OI) to the recording equipment in the adjacent measuring compartments, cable lines with a length of 20 m or more are used. potentials up to ~ 100 V.
Существующие и перспективные радиационно-стойкие изделия ЭКБ большой степени интеграции имеют пониженные напряжения питания (2,5÷4,5 В), высокую частоту формирования данных и сложную оснастку для обеспечения их функционирования. При рабочих частотах ЭКБ от 100÷1000 МГц и выше кабельные линии длиной 20 м вносят существенные искажения в передаваемую до регистраторов информацию.Existing and promising radiation-resistant EEE products of a high degree of integration have low supply voltages (2.5 ÷ 4.5 V), a high frequency of data generation and complex equipment to ensure their operation. At EEE operating frequencies from 100 ÷ 1000 MHz and higher, cable lines 20 m long introduce significant distortions into the information transmitted to the recorders.
Также осуществляется воздействие излучения на аппаратуру при попытках ее расположения в облучательном зале.Also, the effect of radiation on the equipment is carried out when trying to locate it in the irradiation room.
Другой недостаток прототипа - отсутствие возможности узкого селективного воздействия на элементы ЭКБ с целью определения радиационной стойкости (PC) отдельных элементов и выявления критических элементов ЭКБ при воздействии высокоинтенсивного поля. При испытании тонких ЭКБ возможно влияние рассеянных электронов зала на формирование дозы.Another drawback of the prototype is the lack of the possibility of a narrow selective effect on the elements of the electronic component in order to determine the radiation resistance (PC) of individual elements and to identify the critical elements of the electronic component when exposed to a high-intensity field. When testing thin electronic components, the effect of scattered electrons from the hall on the dose formation is possible.
Между отсеком ускорителя и облучательным залом находится бетонная стена-перегородка, в которой существует отверстие размером 2×2 м2 для размещения выводной и мишенной части ускорителя, проведения профилактических работ. Вследствие наличия воздушных промежутков в отверстии, возможно проникновение из отсека размещения ускорителя ЭМН, вызванных работой систем ускорителя - блока магнитного поля (БМП), высоковольтного зарядного устройств (ВЗУ) и других.Between the compartment of the accelerator and the irradiation room, there is a concrete partition wall, in which there is a 2 × 2 m 2 hole for placing the outlet and target parts of the accelerator, for carrying out preventive maintenance. Due to the presence of air gaps in the hole, penetration from the EMN accelerator compartment caused by the operation of the accelerator systems - the magnetic field unit (BMP), high-voltage charger (HVC) and others - is possible.
Техническая проблема состоит в необходимости расширения возможностей испытаний PC изделий (элементов) современной ЭКБ (с учетом их специфики) в высокоинтенсивных полях ТИ.The technical problem is the need to expand the capabilities of testing PC products (elements) of modern electronic components (taking into account their specificity) in high-intensity fields of TI.
Технический результат состоит в обеспечении:The technical result consists in providing:
- возможности проведения испытаний PC изделий ЭКБ с получением достоверной информации при сохранении предельной мощности дозы ТИ ускорителя (путем минимизации искажений, вносимых из-за влияния негативных факторов (ЭМН и т.п.), существенного уменьшения действия прямого и рассеянного ТИ на элементы оснастки и контрольно-измерительную аппаратуру, реализации возможности приближения регистрирующей аппаратуры, размещенной в экранирующей ЭМН камере, на расстояние (1,5-2,0) м от испытуемого объекта) при передаче информации о воздействии излучения на исследуемый объект (ОИ), что позволит расширить возможности ускорителя с точки зрения испытаний современной ЭКБ.- the possibility of testing the PC of EEE products with obtaining reliable information while maintaining the maximum dose rate of the TI of the accelerator (by minimizing the distortions introduced due to the influence of negative factors (EMN, etc.), a significant reduction in the effect of direct and scattered TI on the equipment elements, and control and measuring equipment, realizing the possibility of approaching the recording equipment located in the shielding EMN chamber at a distance (1.5-2.0) m from the test object) when transmitting information about the effect of radiation on the test object (OI), which will expand the possibilities accelerator from the point of view of testing modern electronic components.
- возможности селективного воздействия ТИ на отдельные элементы ЭКБ.- the possibility of selective influence of TI on individual EEE elements.
Данный технический результат достигается тем, что в отличие от известного комплекса для испытаний радиационной стойкости изделий электронно-компонентной базы в высокоинтенсивный полях тормозного излучения, состоящего из отсека с расположенным в нем мощным ускорителем электронов с мишенью для формирования тормозного излучения (TPI), облучательного зала для проведения испытаний с установленным в нем объектом испытания (ОИ) с измерительной оснасткой, предназначенного для организации воздействия ТИ на ОИ, при этом на ОИ в потоке ТИ установлены дозиметры для измерения характеристик ТИ, а также измерительного отсека для размещения в нем регистрирующей аппаратуры, связанной с источником бесперебойного питания, причем измерительная оснастка с ОИ, регистрирующая аппаратура электрически связаны между собой экранированными кабелями, в предложенном комплексе в облучательном зале расположен отсек для испытаний, отсек для испытаний представляет собой малогабаритный замкнутый контейнер, выполненный из тяжелого материала, толщина стенок контейнера выбрана исходя из условия максимально возможного коэффициента ослабления квантов стенками контейнера, что обеспечивает локализацию пространства для облучения ТИ ОИ вблизи мишени и приближения регистрирующей аппаратуры к ОИ, контейнер торцевой стенкой установлен в непосредственном контакте с мишенью, в контактирующей с мишенью стенке контейнера выполнено сквозное коллимационное отверстие для ввода ТИ, при этом контейнер установлен на грузонесущей платформе, между отсеком с ускорителем электронов и облучательным залом по периферии стыка боковой стенки контейнера с мишенью установлен защитный экран, выполненный из тяжелого материала, выбранного из условия максимального ослабления квантов совместно с факторами влияния контейнера на процесс облучения потока квантов ТИ с мишени и электромагнитных наводок от процессов, происходящих в отсеке с ускорителем электронов, в зоне расположения регистрирующей аппаратуры, причем аппаратура, регистрирующая информацию с ОИ в отсеке для испытаний, расположена вблизи вышеназванного контейнера в зоне действия защитного экрана с обеспечением функционирования контейнера с измерительным отсеком в облучательном зале.This technical result is achieved by the fact that, in contrast to the known complex for testing the radiation resistance of electronic component base products in high-intensity fields of bremsstrahlung radiation, consisting of a compartment with a powerful electron accelerator located in it with a target for the formation of bremsstrahlung radiation (TPI), an irradiation room for carrying out tests with a test object (TI) installed in it with measuring equipment, designed to organize the impact of TI on TI, while dosimeters are installed on the TI in the TI stream to measure the characteristics of the TI, as well as a measuring compartment to accommodate the recording equipment associated with an uninterruptible power supply, and the measuring equipment with OI, the recording equipment are electrically connected to each other by shielded cables, in the proposed complex in the irradiation room there is a test compartment, the test compartment is a small-sized closed container made and from a heavy material, the thickness of the container walls is chosen based on the condition of the maximum possible attenuation coefficient of quanta by the container walls, which ensures the localization of the space for irradiation of the IR TI near the target and the approach of the recording equipment to the IR, the container with its end wall is installed in direct contact with the target, in contact with the target a through collimation hole is made to the container wall for introducing the TI, while the container is installed on a load-carrying platform, between the compartment with the electron accelerator and the irradiation room, along the periphery of the junction of the side wall of the container with the target, a protective screen is installed, made of a heavy material selected from the condition of maximum attenuation of quanta together with the factors of influence of the container on the process of irradiation of the flux of TI quanta from the target and electromagnetic interference from the processes occurring in the compartment with the electron accelerator, in the area of the recording equipment, and the equipment recording information from the OI in the test compartment, located near the aforementioned container in the coverage area of the protective screen, ensuring the functioning of the container with a measuring compartment in the irradiation room.
Кроме того, комплекс для испытаний радиационной стойкости изделий электронно-компонентной базы в высокоинтенсивный полях тормозного излучения может отличаться тем, что мощным ускорителем электронов является ЛИУ-30, при этом контейнер отсека для испытаний изготовлен из свинца и имеет прямоугольную форму, коллимационное отверстие в торцевой стенке имеет диаметр, размер которого лежит в диапазоне от 30 мм до 70 мм, как в конструкции контейнера, так и в конструкции защитного экрана стыки между отдельными элементами выполнены в виде лабиринтных поверхностей, в нижней стенке контейнера выполнены люки разного диаметра для вывода кабельных линий.In addition, the complex for testing the radiation resistance of electronic component base products in high-intensity bremsstrahlung fields may differ in that LIU-30 is a powerful electron accelerator, while the container of the test compartment is made of lead and has a rectangular shape, a collimation hole in the end wall has a diameter, the size of which lies in the range from 30 mm to 70 mm, both in the design of the container and in the design of the protective screen, the joints between the individual elements are made in the form of labyrinth surfaces, hatches of different diameters are made in the lower wall of the container for the output of cable lines.
Комплекс для испытаний радиационной стойкости изделий электронно-компонентной базы в высокоинтенсивных полях тормозного излучения может отличаться тем, в качестве измерительного отсека используются безэховые камеры.The complex for testing the radiation resistance of electronic component base products in high-intensity bremsstrahlung fields may differ in that anechoic chambers are used as the measuring compartment.
Предлагаемые авторами изменения в комплекс испытаний заключаются в следующем.The changes proposed by the authors to the set of tests are as follows.
В облучательном зале располагается отсек для испытаний, созданный на основе замкнутого свинцового контейнера, присоединяемого к мишени ускорителя, например, ЛИУ-30 и функционирующего с ним как единое целое. Контейнер устанавливается на грузонесущей платформе.In the irradiation room, there is a test compartment created on the basis of a closed lead container attached to the target of an accelerator, for example, LIU-30, and functioning with it as a whole. The container is installed on a load-carrying platform.
В отверстии бетонной стены между облучательным залом и отсеком ускорителя устанавливается защитный экран, полностью закрывающей данное отверстие.A protective screen is installed in the hole in the concrete wall between the irradiation room and the accelerator compartment, which completely covers this hole.
Авторами проанализированы условия облучения в испытательном отсеке и проведено расчетное моделирование ослабления электромагнитных полей и полей ТИ отсеком с целью определения возможности размещения измерительного отсека в ближней зоне. Толщина торца и стенок защитного контейнера и толщина экрана выбрана в результате компромисса между требованием максимального ослабления квантов ТИ и разумностью размеров и массы контейнера. Это отражено в заявляемой формуле изобретения, где отмечено, что контейнер выполнен из тяжелого материала, толщина стенок контейнера выбрана исходя из условия максимально возможного коэффициента ослабления квантов стенками контейнера, что обеспечивает локализацию пространства для облучения ТИ ОИ вблизи мишени и приближения регистрирующей аппаратуры к ОИ, а для экрана должно быть соблюдено требование, что он выполнен из тяжелого материала, выбранного из условия максимального ослабления квантов совместно с факторами влияния контейнера на процесс облучения потока квантов ТИ с мишени и электромагнитных наводок от процессов, происходящих в отсеке с ускорителем электронов, в зоне расположения регистрирующей аппаратуры.The authors analyzed the irradiation conditions in the test compartment and carried out computational modeling of the attenuation of electromagnetic fields and TI fields by the compartment in order to determine the possibility of placing the measuring compartment in the near zone. The thickness of the end face and walls of the protective container and the thickness of the screen were chosen as a result of a compromise between the requirement for maximum attenuation of TI quanta and the reasonableness of the dimensions and mass of the container. This is reflected in the claimed claims, where it is noted that the container is made of a heavy material, the thickness of the walls of the container is selected based on the condition of the maximum possible attenuation coefficient of quanta by the walls of the container, which ensures the localization of the space for irradiation of the IR TI near the target and the approach of the recording equipment to the RI, and for the screen, the requirement must be met that it is made of a heavy material selected from the condition of maximum attenuation of quanta together with the factors of the container's influence on the process of irradiation of the TI quantum flux from the target and electromagnetic interference from processes occurring in the compartment with the electron accelerator, in the area of the recording equipment.
Установка в облучательном зале отсека для испытаний и защитного экрана позволяет разместить в зоне их ослабляющего действия на ТИ и ЭМН измерительный отсек с регистрирующей аппаратурой. В качестве измерительного отсека используются безэховые камеры, которые ослабляет внешние ЭМН и дополнительно отличается наличием внутренних сложных поверхностей, исключающих образование стоячих или рассеянных электромагнитных волн в объеме камеры.Installation of a test compartment and a protective screen in the irradiation room allows placing a measuring compartment with recording equipment in the zone of their weakening effect on TI and EMP. As a measuring compartment, anechoic chambers are used, which weaken the external EMN and additionally differ in the presence of internal complex surfaces that exclude the formation of standing or scattered electromagnetic waves in the chamber volume.
Таким образом, технический результат достигнут за счет локализации поля ТИ в замкнутом испытательном отсеке для размещения испытываемых изделий ЭКБ, обеспечения коллимированного селективного воздействия на ЭКБ, защиты испытуемой ЭКБ от рассеянных в зале излучений, снижения до приемлемого уровня дозовых нагрузок на оснастку и разъемы и располагаемую вблизи мишени вне испытательного объема регистрирующую аппаратуру, защиты от проникновения ЭМН из отсека ускорителя.Thus, the technical result was achieved due to the localization of the TI field in a closed test compartment for placing the tested EEE products, ensuring a collimated selective effect on the EEE, protecting the EEE under test from radiation scattered in the room, reducing to an acceptable level of dose loads on the equipment and connectors and located near targets outside the test volume, recording equipment, protection against EMN penetration from the accelerator compartment.
Общая схема измерений с помощью предлагаемого комплекса, вид сверху, приведена на фиг.1, где 1 - ускоритель электронов, 2 - отсек ускорителя, 3 - мишень ускорителя, 4 - облучательный зал, 5 - отсек для испытаний (контейнер), 6 - входной коллиматор, 7 - защитный экран, 8 - дозиметр, 9 - измерительный отсек, 10 - кабель, 11 - бетонная стена, 13 - объект испытаний, 14 - стена-перегородка.The general scheme of measurements using the proposed complex, top view, is shown in Fig. 1, where 1 is an electron accelerator, 2 is an accelerator compartment, 3 is an accelerator target, 4 is an irradiation room, 5 is a test compartment (container), 6 is an entrance collimator, 7 - protective screen, 8 - dosimeter, 9 - measuring compartment, 10 - cable, 11 - concrete wall, 13 - test object, 14 - partition wall.
Геометрия размещения отсека для испытаний (контейнера) приведены на фиг.2, где 12 - грузонесущая платформа, а - вид сзади, б - вид в разрезеThe geometry of the location of the test compartment (container) is shown in Fig. 2, where 12 is a load-carrying platform, a is a rear view, b is a sectional view.
Технический результат состоит в обеспечении:The technical result consists in providing:
- возможности проведения испытаний PC изделий ЭКБ с получением достоверной информации при сохранении предельной мощности дозы ТИ ускорителя (путем минимизации искажений, вносимых из-за влияния негативных факторов (ЭМН и т.п.), существенного уменьшения действия прямого и рассеянного ТИ на элементы оснастки и контрольно-измерительную аппаратуру, реализации возможности приближения регистрирующей аппаратуры, размещенной в экранирующей ЭМН камере, на расстояние (1,5-2,0) м от испытуемого объекта) при передаче информации о воздействии излучения на исследуемый объект (ОИ), что позволит расширить возможности ускорителя с точки зрения испытаний современной ЭКБ.- the possibility of testing the PC of EEE products with obtaining reliable information while maintaining the maximum dose rate of the TI of the accelerator (by minimizing the distortions introduced due to the influence of negative factors (EMN, etc.), a significant reduction in the effect of direct and scattered TI on the equipment elements, and control and measuring equipment, realizing the possibility of approaching the recording equipment located in the shielding EMN chamber at a distance (1.5-2.0) m from the test object) when transmitting information about the effect of radiation on the test object (OI), which will expand the possibilities accelerator from the point of view of testing modern electronic components.
- возможности селективного воздействия ТИ на отдельные элементы ЭКБ.- the possibility of selective influence of TI on individual EEE elements.
Изготовление контейнера 5 отсека для испытаний заключалось в создании герметичных коробчатых обечаек из коррозионно-стойкой стали, заливке их свинцом и последующей механической обработки. Свинец выбран в качестве тяжелого материала с коэффициентом ослабления μ=0.47 см-1 при энергии квантов 3 МэВ и большими значениями коэффициента при других энергиях. Для удобства использования задняя стенка контейнера выполнена в виде двери, установленной на поворотной шарнирной опоре. В передней и нижней стенке выполнены отверстия со сменными крышками. Отверстия разного диаметра в передней стенке являются коллиматорами для ввода ТИ в объем контейнера. Отверстия в нижней стенке контейнера предназначены для вывода кабелей до измерительного отсека, а также различных технологических элементов. Крепежные и силовые элементы конструкции изготовлены из коррозионно-стойкой стали и интегрированы в конструкцию обечаек, заполненных свинцом. Корпус контейнера установлен на каретках с колесными опорами, в свою очередь устанавливаемых на грузонесущей платформе 12. Юстировка между корпусом и каретками обеспечивает точное позиционирование контейнера в проеме защитного экрана. Элементы конструкции разрабатывались исходя из необходимости механической прочности и с учетом требований эргономики.The manufacture of the
Приведем более детально характеристики свинцового прямоугольного контейнера 5. Внутренние размеры контейнера составляют (ширина×высота×глубина) Ш×В×Г: 300 × 500 × 300 мм. Наружные размеры контейнера составляют Ш×В×Г: 400 × 600 × 500 мм. Коллиматор 6 с диаметром в диапазоне от 30 мм до 70 мм позволяют селективно воздействовать ТИ на отдельные элементы ЭКБ (ОИ) 13. Масса контейнера составляет ~1000 кг.Let us give in more detail the characteristics of the lead
Контейнер 5 функционирует в облучательном зале 4, вплотную примыкая к мишени 3. Вне контейнера располагается вплотную примыкающий к нему защитный экран 7 толщиной 10 см. Экран защищает вместе с контейнером испытываемые ЭКБ и измерительный отсек 5 от ЭМН, образуемых системами в отсеке 2 ускорителя 1 ЛИУ-30, а также от ТИ, испускаемого мишенью 3. Защитный экран 7 состоит из рамы, располагаемой по периметру экрана, и двух секций. Нижняя секция изготовлена из свинца. Верхняя секция изготовлена из стали, имеет вид буквы "П", что обеспечивает плотное прилегание экрана к боковой поверхности свинцового контейнера. Масса защитного экрана составляет 4000 кг. Как в конструкции контейнера, так и в конструкции защитного экрана стыки между отдельными элементами выполнены в виде лабиринтных поверхностей, что исключает присутствие прямых щелей для проникновения излучения.The
Проведенные испытания показали, что разработанный комплекс на основе отсека для испытаний 5 вместе с защитным экраном 7 уменьшает более чем в 102 раз уровни дозовых нагрузок на кабели и оснастку вне отсека. На позициях размещения пассивных компонент оснастки (на расстоянии 10 см от оси ускорителя) внутри контейнера снижаются более чем на порядок ионизационные токи в диэлектрической и газовой изоляции элементов оснастки, так же, как и вклад радиационно-наведенных потенциалов на выводах пассивных компонент.The tests carried out have shown that the developed complex based on the
Это позволяет приблизить регистрирующую аппаратуру, размещенную в измерительном отсеке 9, на расстояние (1,5-2,0) м от испытуемого объекта и производить считывание и запись информации с современных ЭКБ. В качестве измерительного отсека использовалась специальные экранирующие ЭМН камеры -так называемые, безэховые камеры. В проведенных экспериментах в безэховой камере НТЦ «Фарадей» (Интернет-сайт НПО Фарадей, Санкт-Петербург, faradey.ru [7]) с установленной дополнительной свинцовой защитой был размещен осциллограф Tektronix TDS 3014 В. Приближение измерительного отсека 9 позволило повысить скорость обмена данными между ЭКБ и контрольно-измерительной аппаратурой. Для передачи информации использовались кабели типа РК-75-9-13, РК 75-4-11, BELDEN 8112. Питание регистрирующей аппаратуры может производиться от автономных стабилизированных бесперебойных источников.This makes it possible to bring the recording equipment located in the measuring compartment 9 closer to a distance (1.5-2.0) m from the test object and read and write information from modern electronic components. As a measuring compartment, we used special shielding EMP chambers - the so-called anechoic chambers. In the experiments carried out, a Tektronix TDS 3014 V oscilloscope was placed in the anechoic chamber of the Faraday Scientific and Technical Center (NPO Faraday website, St. Petersburg, St. Petersburg, faradey.ru [7]) with an additional lead shield installed. between EEE and instrumentation. For information transmission, cables of the RK-75-9-13, RK 75-4-11, BELDEN 8112 types were used. The recording equipment can be powered from autonomous stabilized uninterruptible power supplies.
В целом комплекс на основе отсека для испытаний позволяет существенно уменьшить действие прямого и рассеянного ТИ на элементы оснастки и контрольно-измерительную аппаратуру. Разработанный комплекс для испытаний радиационной стойкости позволит проводить испытания высокоинтегрированной ЭКБ при сохранении предельной мощности дозы ТИ ЛИУ-30 в различных режимах функционирования ЛИУ-30.In general, the complex based on the test compartment can significantly reduce the effect of direct and scattered TI on tooling elements and instrumentation. The developed complex for testing radiation resistance will allow testing highly integrated electronic components while maintaining the maximum dose rate TI LIU-30 in various modes of operation of LIU-30.
Таким образом, достигнут технический результат, состоящий в обеспеченииThus, a technical result has been achieved, which consists in ensuring
- возможности проведения испытаний PC изделий ЭКБ с получением достоверной информации при сохранении предельной мощности дозы ТИ ускорителя (путем минимизации искажений, вносимых из-за влияния негативных факторов (ЭМН и т.п.), существенного уменьшения действия прямого и рассеянного ТИ на элементы оснастки и контрольно-измерительную аппаратуру, реализации возможности приближения регистрирующей аппаратуры, размещенной в экранирующей ЭМН камере, на расстояние (1,5-2,0) м от испытуемого объекта) при передаче информации о воздействии излучения на исследуемый объект (ОИ), что позволит расширить возможности ускорителя с точки зрения испытаний современной ЭКБ.- the possibility of testing the PC of EEE products with obtaining reliable information while maintaining the maximum dose rate of the TI of the accelerator (by minimizing the distortions introduced due to the influence of negative factors (EMN, etc.), a significant reduction in the effect of direct and scattered TI on the equipment elements, and control and measuring equipment, realizing the possibility of approaching the recording equipment located in the shielding EMN chamber at a distance (1.5-2.0) m from the test object) when transmitting information about the effect of radiation on the test object (OI), which will expand the possibilities accelerator from the point of view of testing modern electronic components.
- возможности селективного воздействия ТИ на отдельные элементы ЭКБ.- the possibility of selective influence of TI on individual EEE elements.
Claims (21)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021111641A RU2759252C1 (en) | 2021-04-22 | 2021-04-22 | Complex for testing radiation resistance of electronic component base products in high-intensity fields of braking radiation |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021111641A RU2759252C1 (en) | 2021-04-22 | 2021-04-22 | Complex for testing radiation resistance of electronic component base products in high-intensity fields of braking radiation |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2759252C1 true RU2759252C1 (en) | 2021-11-11 |
Family
ID=78607196
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2021111641A RU2759252C1 (en) | 2021-04-22 | 2021-04-22 | Complex for testing radiation resistance of electronic component base products in high-intensity fields of braking radiation |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2759252C1 (en) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE20212299U1 (en) * | 2002-08-06 | 2002-10-02 | Langer, Gunter, Dipl.-Ing., 01728 Bannewitz | Schirmungsbox |
RU2553831C1 (en) * | 2014-03-28 | 2015-06-20 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" | Automated system for testing electronic components for radiation resistance |
RU168496U1 (en) * | 2016-09-12 | 2017-02-06 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский ядерный университет "МИФИ" (НИЯУ МИФИ) | Tunable wavelength laser device for studying the radiation resistance of integrated circuits based on Si, GaAs, SiGe to individual charged particles |
RU169301U1 (en) * | 2016-09-12 | 2017-03-14 | акционерное общество "Экспериментальное научно-производственное объединение СПЕЦИАЛИЗИРОВАННЫЕ ЭЛЕКТРОННЫЕ СИСТЕМЫ" (АО "ЭНПО СПЭЛС") | Hardware-software complex for studying the radiation resistance of high-speed integrated circuits based on Si and GaAs to individual charged particles based on a laser source of femtosecond pulses |
-
2021
- 2021-04-22 RU RU2021111641A patent/RU2759252C1/en active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE20212299U1 (en) * | 2002-08-06 | 2002-10-02 | Langer, Gunter, Dipl.-Ing., 01728 Bannewitz | Schirmungsbox |
RU2553831C1 (en) * | 2014-03-28 | 2015-06-20 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" | Automated system for testing electronic components for radiation resistance |
RU168496U1 (en) * | 2016-09-12 | 2017-02-06 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский ядерный университет "МИФИ" (НИЯУ МИФИ) | Tunable wavelength laser device for studying the radiation resistance of integrated circuits based on Si, GaAs, SiGe to individual charged particles |
RU169301U1 (en) * | 2016-09-12 | 2017-03-14 | акционерное общество "Экспериментальное научно-производственное объединение СПЕЦИАЛИЗИРОВАННЫЕ ЭЛЕКТРОННЫЕ СИСТЕМЫ" (АО "ЭНПО СПЭЛС") | Hardware-software complex for studying the radiation resistance of high-speed integrated circuits based on Si and GaAs to individual charged particles based on a laser source of femtosecond pulses |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5495106A (en) | Detection of subsurface fissionable nuclear contamination through the application of photonuclear techniques | |
CN108686306A (en) | Neutron capture therapy system and neutron capture therapy gamma-ray detector | |
Petrov et al. | Design features of the neutral particle diagnostic system for the ITER tokamak | |
Powell et al. | Reaction rate of 24Mg (p, γ) 25Al | |
RU2759252C1 (en) | Complex for testing radiation resistance of electronic component base products in high-intensity fields of braking radiation | |
Liu et al. | Physical design and Monte Carlo simulations of a space radiation detector onboard the SJ-10 satellite | |
Tali et al. | Mechanisms of electron-induced single-event upsets in medical and experimental linacs | |
Bellini et al. | Live target performances in coherent production experiment | |
Lacy et al. | Performance of 1 meter straw detector for high rate neutron imaging | |
Aleinik et al. | Measuring the neutron spectrum of the accelerator-based source using the time-of-flight method | |
Baarli et al. | Radiation dosimetry for protection purposes near high-energy particle accelerators | |
Abrath et al. | Attenuation of primary and scatter radiation in concrete and steel for 18 MV x-rays from a Clinac-20 linear accelerator | |
Hodges et al. | Radiation safety aspects of linac operation with bremsstrahlung converters | |
McMurray et al. | The Faure cyclotron neutron source and a particle spectrometer for neutron induced emission of charged particles at energies between 60 and 200 MeV | |
Rossi et al. | Radiation protection surveys at heavy-particle accelerators operating at energies beyond several hundred million electron-volts | |
Zhang et al. | Anti-interference design in Cable SGEMP experiment | |
KR102533970B1 (en) | Radiation inspection equipment of neutron shield by using neutron source | |
Ghithan et al. | On-line measurements of proton beam current from a PET cyclotron using a thin aluminum foil | |
Shikaze et al. | Development of the neutron calibration fields using accelerators at FRS and TIARA of JAEA | |
Beutler et al. | Dosimetry considerations for the high-energy photon/electron environment of HERMES III: Implications for experiments and modeling | |
Marini et al. | Development of a gaseous recoil-proton detector for neutron flux measurements between 0.2 and 2 MeV neutron energy | |
Tan et al. | Application of the CORIS360 Gamma Ray Imager at a light source | |
Lee et al. | Development of thin gaseous ionization detectors for measurements of high-energy hadron beams | |
Mozley | Particle sources and radiography | |
Kwiatkowski et al. | Design and Numerical Investigations of Scintillation Beam Loss Monitor for PolFEL |