空间质子直接和非直接电离引发单粒子效应的地面等效评估试验方法

于庆奎，王贺，曹爽，孙毅，罗磊，吕贺，梅 博，莫日根，张洪伟，唐民，刘淑芬，韩金华，郭 刚，罗尹虹

（1.中国航天宇航元器件工程中心，北京 100029；2.北京控制工程研究所，北京 100080；3.中国原子能科学研究院，北京 102413；4.西北核技术研究所，西安 710024；5.国防科技工业抗辐照应用技术创新中心，北京 100029）

0 引言

航天器工作在空间辐射环境中，其使用的半导体器件性能会因辐射效应发生瞬时或永久性改变，给航天器长期稳定可靠工作带来隐患。因此，半导体器件在宇航应用前必须进行辐射效应评估，以便进行针对性加固设计。

器件空间辐射效应包括单粒子效应、电离总剂量效应和位移损伤效应。可引发单粒子效应的空间带电粒子覆盖从原子序数1（氢）到92（铀）的自然界所有元素，且为连续能谱，最高能量可达TeV。带电粒子的线性能量传输（linear energy transfer,LET）决定了其引起单粒子效应的能力。针对空间重离子（原子序数≥2）直接电离引起的单粒子效应，国内外研究建立了基于LET 等效的模拟试验方法[1-4]，在加速器上采用5种左右不同LET 值的离子进行试验，测量出器件单粒子效应截面随入射离子LET值的变化，再结合空间带电粒子LET谱，可预计空间轨道中连续能谱的多种带电粒子直接电离引起的单粒子效应发生率[5]。空间带电粒子大部分是质子——银河宇宙线中85%为质子；太阳宇宙线中质子占90%以上；在地球辐射带中，空间带电粒子的主要成分是质子和电子[6]。随着特征尺寸的减小，新型器件对单粒子效应趋向敏感，质子引起的单粒子效应不可忽视。……