小顆粒會(huì)對(duì)太空任務(wù)中的電子產(chǎn)生重大影響

歐洲航天局和美國(guó)宇航局計(jì)劃的幾次太空任務(wù)的目標(biāo)是木星及其衛(wèi)星。Jovian系統(tǒng)中極其惡劣的輻射環(huán)境將對(duì)航天器內(nèi)的電子設(shè)備提出一些嚴(yán)格的要求。為了確保航天器的正常功能，重要的是理解和量化導(dǎo)致電子器件中的誤差的物理機(jī)制，特別是電子的誤差。在Jyväskylä大學(xué)的論文中，Maris Tali證明單個(gè)光粒子，如電子和低能質(zhì)子，能夠在電子學(xué)中產(chǎn)生通常不被考慮的效應(yīng)。

現(xiàn)代太空任務(wù)攜帶大量高度集成的電子設(shè)備。其中一項(xiàng)任務(wù)是由歐洲航天局(ESA)執(zhí)行的JUICE任務(wù)，其主要任務(wù)是研究木星系統(tǒng)和木星的冰冷衛(wèi)星。這種輻射環(huán)境將給任務(wù)帶來一些獨(dú)特的挑戰(zhàn)。

同樣，高能物理實(shí)驗(yàn)通常具有極端輻射環(huán)境。其中一個(gè)大型高能加速器是瑞士日內(nèi)瓦歐洲核子研究中心的大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)。這種加速器需要靠近加速器環(huán)本身和附近的屏蔽壁龕的大量電子設(shè)備。

“ 在處理輻射對(duì)電子產(chǎn)生的有害影響時(shí)，空間機(jī)構(gòu)和高能物理實(shí)驗(yàn)都面臨著類似的問題。近年來，歐洲核子研究中心和歐空局之間的合作協(xié)議為解決這些復(fù)雜問題鋪平了道路， “馬里斯塔利說。

對(duì)速度的需求使電子產(chǎn)品更加脆弱

技術(shù)的發(fā)展穩(wěn)定地增加了密度并減小了元件中晶體管的尺寸。這使得設(shè)備更快，但與舊技術(shù)相比，同時(shí)更容易受到新類型和更低輻射量的影響。

本論文主要研究現(xiàn)代器件中高能電子和低能質(zhì)子引起的效應(yīng)。

“人們最近才開始詳細(xì)研究電子誘導(dǎo)的直接和間接電離效應(yīng)，以及它們對(duì)太空任務(wù)和實(shí)驗(yàn)的潛在破壞性影響?，F(xiàn)在這些影響被認(rèn)為更為嚴(yán)重，尤其是像ESA的JUICE這樣的任務(wù)，”Tali說。 。

在設(shè)計(jì)堅(jiān)固的電子設(shè)備時(shí)，甚至需要考慮單個(gè)顆粒

在這項(xiàng)工作中，使用CERN和Jyväskylä大學(xué)RADEF的輻照設(shè)施來實(shí)驗(yàn)性地表征這些影響。新的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明單個(gè)光粒子，如電子和低能質(zhì)子能夠誘導(dǎo)通常不被考慮的效應(yīng)。研究了幾代器件和類型，以強(qiáng)調(diào)誘導(dǎo)誤差的物理機(jī)制與較重粒子的物理機(jī)制相似。

“為了更有效地確保這些”新型“顆粒的輻射硬度，我們需要量化并理解它們背后的機(jī)制，以避免代價(jià)高昂的故障，”Tali說。