一种航天器器件位移损伤剂量探测方法技术

本发明专利技术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。本发明专利技术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。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及，属于核技术中的辐射探测

技术介绍
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B向，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。
技术实现思路
本专利技术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。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。 本专利技术的技术解决方案如下 —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Al/nCTR与位移损伤剂量的响应曲线。其中，Al/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Al/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Al/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A 1/ 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 本专利技术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。 具体实施例方式下面结合附图及实施例对本专利技术作进一步详细说明。 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 5X106j/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5X106J/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Al/nCTR与位移损伤剂量的响应曲线，响应曲线如图l所示。其中，Al/ nCTR = CTR0/CTR-1， CTR为光电耦合器的电流传输比，CTRO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Al/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A 1/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A 1/ 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2X106J/10g， 即探测出了在该状态下辐照1小时的位移损伤剂量为2X106J/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5X106j/10g，辐射源辐照1小时剂量为 2X 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5X106J/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。本文档来自技高网...

【技术保护点】
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。...

【技术特征摘要】
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n...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯展祖，高欣，王云飞，杨生胜，
申请(专利权)人：中国航天科技集团公司第五研究院第五一〇研究所，
类型：发明
国别省市：62[中国|甘肃]