存储器空间单粒子翻转率预测

根据SSO上两卫星搭载的三个PREM测得的空间中重离子LET谱,以及利用Weibull分布模型拟合出的不同器件的σ-LET曲线,对由空间中重离子引起的单粒子翻转的翻转率进行了预测估算.将预测值与实测值对比,分析了影响翻转率的因素.对于相同器件,翻转率与设备在卫星上的位置和朝向有关.位于卫星尾部面向后退（-x）方向的翻转率高于位于底部对地（+z）方向的器件翻转率;太阳活动水平高的时间段翻转率高于太阳活动水平低的时间段.探测器接收的重离子微分LET谱的强度和硬度决定了器件的单粒子翻转率.在高于翻转LET阈值时,LET谱的强度越高,其硬度和翻转率越大.不同器件的翻转率也不相同.     

质子引发的单粒子翻转率估算的研究

根据质子单粒子翻转事件的物理本质,及空间高能质子环境特性,给出了一种基于重离子单粒子翻转实验数据基础之上的估算质子引发的单粒子翻转的方法.利用这种方法计算了几种器件的翻转情况,与地面模拟实验及飞行观测结果符合得非常好.     

高能重离子径迹结构对单粒子翻转的影响

利用解析法计算了高能重离子的径迹结构,通过MonteCarlo方法研究了径迹结构对微电子芯片单粒子翻转的影响.结果表明,考虑了径迹结构的影响后,当离子能量较高时,具有小尺寸灵敏单元、低翻转阈值的芯片的翻转截面较传统的LET描述结果小许多;当离子更重时,这种差别对灵敏单元尺寸较大、翻转阈值较高的芯片也变得较明显.即离子径迹结构的影响是通过其有效地沉积到灵敏单元中的能量与翻转阈值相比较而表现出来的.还研究了作用距离较深、结构宽大的径迹造成的相邻多个灵敏单元的同时翻转,即多位翻转现象,这是用LET所不能反映的.     

质子单粒子翻转截面计算方法

在分析质子与硅反应的基础上,建立了质子单粒子翻转截面理论计算模型,提出了模拟计算方法。计算得到了不同能量的高能质子与硅反应产生的次级粒子种类、截面、能谱和双微分截面。采用Monte Carlo方法模拟质子与硅的反应;应用TRIM程序计算次级粒子的射程;计算得到次级粒子在存储单元的灵敏区内沉积的能量,产生的电荷。通过与临界电荷的比较,判断是否导致单粒子翻转,从而得到单粒子翻转截面。计算得到的单粒子翻转截面与实验数据符合较好。     

SRAM型FPGA单粒子效应逐位翻转故障注入方法

针对SRAM(Static Random Access Memory)型FPGA(Field Programmable Gate Array)空间应用的可靠性评测问题,提出一种逐位翻转的故障注入试验方法,利用动态重配置技术,通过检测逻辑电路设计配置存储单元中的单粒子翻转敏感位数量和位置,可计算出动态翻转截面和失效率,绘出可靠度变化曲线.分别对采用TMR(Triple Modular Redundancy)防护设计的和未采用TMR防护设计的SRAM型FPGA乘法器模块进行了故障注入试验,验证了得到的敏感位位置的正确性,并计算出各自的可靠性参数和曲线.     

临近空间大气中子诱发电子器件单粒子翻转模拟研究

根据重离子试验数据, 采用长方体(RPP)模型, 用GEANT4软件工具包编程, 建立了垂直于器件表面入射的中子诱发电子器件的单粒子翻转模型. 考虑敏感体积及其附近的次级粒子对单粒子翻转的贡献, 统计了次级粒子在敏感体积内沉积能量的微分能谱分布, 对在敏感体积内沉积不同能量的次级粒子对单粒子翻转的贡献进行了区分计算, 模拟计算结果与地面试验结果符合较好.     

新型高速单粒子翻转自恢复锁存器设计

航天器中芯片工作时钟频率的不断提高使得单粒子翻转(single-event-upset,SEU)效应对时序逻辑的影响更加显著。目前已经提出的辐射加固锁存器存在面积和延时较大、功耗较高且抗单粒子翻转能力有限的问题。针对这些问题,提出了一款基于130nm部分耗尽绝缘体上硅(partially-depleted silicon on insulator,PD SOI)工艺的高速单粒子辐射自恢复锁存器。在对电路设计进行介绍的基础上,与其他已经报道的电路进行了对比,并利用节点翻转分析和仿真波形验证了该锁存器具有抗单粒子翻转自恢复的功能。对比结果表明,与其他的抗单粒子翻转自恢复锁存器相比,在牺牲部分功耗的代价下,大幅减小了锁存器的面积和延时。本方案所提出的辐射加固锁存器的综合开销指标APDP较其他辐射加固锁存器平均节省了71.14%,适用于辐射环境下的对速度和可靠性有较高要求的电路,为国产宇航高可靠自研芯片提供了选择。     

基于Scrubbing的空间SRAM型FPGA抗单粒子翻转系统设计

基于SRAM工艺的FPGA在空间环境下容易受到单粒子翻转(Single Event Upsets, SEU)的影响而导致信息丢失或功能中断. 在详细讨论三模冗余(Triple Modular Redundancy, TMR)和刷新(Scrubbing)的重要原理及实现细节的基 础上, 实现了一种高可靠性、TMR+Scrubbing+Reload的容错系统设计, 用反熔丝型FPGA对SRAM型FPGA的配置数据进行毫秒级周期刷新, 同时对两个FPGA均做TMR处理. 该容错设计已实际应用于航天器电子系统, 可为高可靠性电子系统设计提供参考.     

基于脉冲激光定位的SRAM单粒子闩锁事件率预估

器件单粒子闩锁效应(SEL)预估方法一般是建立在只有一个敏感体积单元的长方体(RPP)模型上,静态随机存储器(SRAM)单粒子闩锁敏感区的定位试验结果表明敏感体积单元不仅有一个.利用脉冲激光定位SRAM K6R4016V1D单粒子闩锁效应敏感区的试验结果对器件在轨SEL事件率进行了修正计算.首先利用脉冲激光定位SRAM SEL敏感区,获得敏感区的分布情况,并确定整个器件敏感体积单元的数量.然后针对不同的空间轨道、辐射粒子以及敏感体积厚度和敏感体积单元数进行了相应的器件SEL事件率计算,并对计算结果进行了分析讨论.结果表明,重离子引起的SEL事件率随敏感体积单元数量的增大而减小;修正敏感体积单元数量对预估质子引起的SEL事件率非常必要,否则将会过高评估质子直接电离作用对SEL事件率的贡献.      

80C31单粒子效应敏感度评估

采用串列静电加速器对同步轨道气象卫星扫描辐射计控制器用８０Ｃ３１微控制器进行了单粒子效应模拟试验，得到了器件的错误截面与ＬＥＴ关系曲线；根据试验结果，对器件在同步轨道重离子环境中的翻转率进行了预计。     

一种SEU实验数据的处理方法

对SEU数据——特别是看似不理想，但却包含了丰富的物理信息所谓“坏数据”——的处理方法进行了分析讨论，并具体针对IDT7164器件的SEU数据进行了处理，从中得到了死层厚度、灵敏体积厚度、能量阈值等进行单粒子翻转预测所需要的关键参数，并就如何根据国内加速器的实际情况开展有针对性的单粒子效应模拟试验提出了一些初步想法。     

美国几架航天飞机所发生的SEU研究

本文对1991年美国发射的5架不同倾角不同高度的低地球轨道航天飞机所遇到的单粒子翻转事件进行了考查和研究．结果证实在极光区和南大西洋异常区仍可能发生大量单粒子事件,大大地影响到航天器的安全,对此文中给出了一些结论和建议．     

航天系统快速风险分析法

风险分析是大型工程,特别是具有高风险的航天系统可行性研究、案论证和方案评审等的主要内容之一。已经开发的对费用、进度、性能进行综合风险分析的计算机软件,如GERT,VERT,RISNET,SLAM 等,要求分析人员经过专门的培训,且工作量大,使用不便。文章给出了等风险轮廓线法、风险参数法和概率事件分析法三种快速、简便的风险分析方法,适合于一般工程技术人员,特别是管理人员在实际工作中应用。     

空间粒子辐射对卫星中集成芯片的影响

本文分析了在“风云一号(B)”气象卫星环境中各种粒子辐射在集成芯片临界体积中产生的能量沉积, 即LET(线性能量传输);得到了银河宇宙线1≤Z≤28、银河宇宙线异常成分(C、N、O、Ne、Ar、Fe)、内辐射带质子等产生的LET, 计算了其分别产生的单粒于事件(SEU)翻转率。     

空间多温区炉温度梯度电控移动研究

空间晶体生长多温区炉可避免机械振动对微重力环境的干扰,更适合于空间晶体生长实验,因此已受到广泛的重视。该文叙述了空间多温区炉的基本设计原理;提出了炉膛轴向温度分布及移动的两种模式,并对温度梯度电控移动这一关键技术进行了分析;同时也简述了多温区炉电控系统的设计原理。在一个多温区炉实验模型中做了地面实验研究,在４００～８００℃的温度范围内,建立并电控地移动了最大２５℃／ｃｍ的轴向温度梯度,移动过程匀速且平稳,最大速度２４ｍｍ／ｈ。     

空间环模设备液氮系统中文丘利管的研究

通过对文丘利管的工作原理的分析，阐明了文丘利管在液氮系统中所起的作用，提出了文丘利管的设计计算方法。通过对现有设备液氮系统的改造，对该系统及文止利管进行了试验验证工作。这些工作所得到的结论对新型环境模拟设备液氮系统的设计提供了重要的参考依据。     

A REPORT OF GROUND EXPERIMENTS FOR BRAIN FUNCTION IN SPACE

The brain function is of crucial importance in space adaptation and astronaut performance. According to the theory of nonequiliblium fluctuations a new technology, ET (Elec-troencephalofluctuography [EEFG] Technology), has been developed in our laboratory for space application. Information of different attracters, especially the dominant supra-slow (S) oscillations of the brain can be abstracted from the fluctuating brain waves. Specific Sspectral lines related to neurophysiological and neuro-chemical activities have been identified and charcteristic spatial patterns have been figured out. ETanalysis has been carried out in a series of ground experiments: (1) 20 degrees head lowered suspension experiments in rabbits; (2) 2Gz hypergravity experiments in rabbits; (3) effects of antimotionsickness drugs on rabbits during suspension; (4) clincal observations on patients with brain circulation diseases. Valuable information has been collected in all these experiments, which can hardly be obtained by means of other existing techniques. The potentiality of ETapplication in space research was discussed.      

浮栅ROM器件的质子辐射效应实验研究

给出了浮栅ROM器件的质子辐射效应实验结果.认为浮栅ROM28C256和29C256的质子辐射效应不是单粒子效应,而是质子及其次级带电粒子产生的累积剂量造成的总剂量效应.器件出现错误有个质子注量阈值.对于29C256,高温加电退火容易消除质子产生的辐射损伤;对于28C256,高温加电退火不易消除质子产生的辐射损伤.动态监测和静态加电的器件都出现数据错误,且不能用编程器重新写入数据.然而不加电的器件在更高的质子注量辐照下未出现错误.对于应用浮栅ROM器件的航天器电子系统,冷备份是提高其可靠性的有效手段之一.     

防原子氧与抗辐射环境薄膜性能研究

金属氧化物薄膜具有良好的光学,电学特性,因此是卫星表面热控材料防静电积累的重要材料之一。实验研究发现这些金属氧化物薄膜还是具有优良的防原子氧和抗空间辐照环境的能力,而且这种能力与成膜方法及工艺过程直接相关。经模拟原子氧环境的氧等离子体作用后,溅射镀氧化锡样品的质损明显小于蒸镀氧化铟锡薄膜的质损,而氧化铟锡薄膜的质损又小于未镀薄膜试样质损。