1.本发明涉及确定粒子线的能量，并进行该粒子的能量的seu截面测定的技术。
背景技术：
：：2.为了测定seu(singleeventupset：单粒子翻转)截面的能量依赖性，以往通过照射特定能量的粒子束来测定seu截面。例如，cyric(cyclotronandradioisotopecenter：回旋加速器和放射性同位素中心)、tsl(thesvedberglab.)作为单色/准单色中子源而已知，通过仅生成特定的能量，能够求出由该能量的粒子引起的seu截面(非专利文献1)。3.在此，seu是指单一的粒子(中子、质子、重粒子等)入射到存储器等lsi(largescaleintegration：大规模集成电路)并通过核反应生成的电荷，由此使保存于lsi的数据(位)反转的现象。另外，seu也被称为软错误。4.另外，seu截面(seucrosssection)是指表示粒子产生seu的比例的尺度。若将对半导体照射注量(fluence)φ[n/cm2](入射至单位面积的粒子的总数)的粒子时产生的seu的数量设为n，则由下述式(1)表示seu截面。[0005][数式1][0006]seu截面＝n/фꢀꢀꢀ式(1)[0007]另一方面，作为以往检测粒子放射线的能量的方法，有飞行时间法。飞行时间法是通过测量飞行一定距离所需的时间来计算粒子的速度，并转换为粒子能量的方法。作为本方式的使用例，例如对作为粒子放射线的一种的中子的飞行时间法进行说明。中子的能量e与中子的速度v的平方成正比，由下述式(2)表示。另外，m为中子的质量。[0008][数式2][0009][0010]因此，使用加速器、原子反应堆生成脉冲中子，在一定距离设置检测器，测定脉冲中子的生成时间与中子被检测器检测出的时间之差(飞行时间)，由此能够确定该中子的能量。这样，飞行时间法作为求出中子能量的方法而被广泛使用。[0011]现有技术文献[0012]非专利文献[0013]非专利文献1：eishih.ibe，“terrestrialradiationeffectsinulsidevicesandelectronicsystems”，pp.84-105，johnwiley&sonssingaporepte.ltd，2015.技术实现要素：[0014]发明要解决的课题[0015]作为确定产生软错误的粒子的能量的方法，在使用作为现有技术的单色源的情况下，特别是在中子的情况下，只能生成断续的能量，难以测定连续的seu截面。[0016]另外，产生seu的粒子是mev级的高速粒子。图6表示飞行20m时的中子的能量与飞行时间的关系。这样，高能量粒子的飞行时间为ns～μs级。另一方面，作为检测seu的方法，有使用检错码(crc(cyclicredundancycheck：循环冗余校验)、奇偶校验位(parity)、ecc(errorcorrectioncode：纠错码)等)来检测数据错误比特。但是，例如在sram(staticrandomaccessmemory：静态随机存取存储器)的情况下，可动作的频率即使快也是1ghz，以1个时钟周期中读出的比特数最多是64，因此，读出1mbit需要约15μs。另外，fpga(fieldprogrammablegatearray：现场可编程门阵列)的配置ram也能够使用检错码进行检测，但检查整个区域需要数m～数10msec。这样，难以使用检错码来检测高能量粒子的飞行时间。[0017]本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供一种检测速度为高速的核反应检测装置、方法以及程序。[0018]用于解决课题的手段[0019]为了实现上述目的，本技术发明的核反应检测装置的特征在于，具备：fpga(fieldprogrammablegatearray：现场可编程门阵列)，其配置在粒子放射线入射的环境中，形成有用户电路，该用户电路构成为在fpga所包含的半导体元件中产生seu(singleeventupset：单粒子翻转)时输出与正常时不同的值；以及异常动作检测部，其基于来自所述fpga的用户电路的输出值，检测用户电路中发生了异常动作。[0020]发明效果[0021]根据本发明，将fpga的用户电路构成为因seu的产生而输出异常动作，因此能够以fpga100的动作时钟级(order)来检测出seu的产生。即，能够高速地检测出seu的产生，由此seu产生时刻的测量精度较高。附图说明[0022]图1是本发明的实施方式的核反应检测装置的结构图。[0023]图2是说明fpga的内部结构的图。[0024]图3是说明fpga的clb的内部结构以及sef的产生的图。[0025]图4是说明fpga的sm的内部结构以及sef的产生的图。[0026]图5是说明fpga中的存储监视电路的动作的图。[0027]图6表示中子的能量与飞行时间的关系的图。具体实施方式[0028]参照图1～图5，对本发明的一个实施方式的核反应检测装置进行说明。图1是本发明的实施方式的核反应检测装置的结构图，图2是说明fpga的内部结构的图，图3是说明fpga的clb的内部结构以及sef的产生的图，图4是说明fpga的sm的内部结构以及sef的产生的图，图5是说明fpga中的存储监视电路的动作的图。[0029]在本实施方式中，以纳秒级检测出由seu产生的错误，因此使用飞行时间法确定产生了seu的粒子的能量，根据照射的粒子注量(particlefluence)，测定该能量的seu截面(crosssection)。具体而言，如图1所示，使用sram型fpga100的用户电路101来检测出seu。本实施方式的fpga配置于粒子放射线入射的环境中，形成有用户电路，该用户电路构成为在fpga所包含的半导体元件中产生seu时输出与正常时不同的值。[0030]首先，对fpga的一般的内部结构以及seu的检测原理进行说明。如图2所示，fpga具备构成逻辑的clb(configurationlogicblock：配置逻辑块)、实现输入输出功能的iob(inputoutputblock：输入输出块)、实现要素间的连接的连接要素即sm(switchmatrix：切换矩阵)、psb(programmableswitchbox：可编程切换箱)。[0031]如图3所示，clb具备lut(lookuptable：查找表)和ff(flipflop：触发器)，能够基于由lut的sram制作的cram(配置ram)的数据来控制输出值，构成各种基本电路。如果在该lut内的cram中产生seu，则成为与用户所意图的设计不同的电路，引起误动作。[0032]如图4所示，sm(switchmatrix：切换矩阵)通过路径晶体管自由地设定配线路径。通过由sram制成的cram来控制路径晶体管的导通/截止。当在该cram中产生seu时，成为与用户所意图的设计不同的配线。[0033]这样，如果在作为逻辑部的clb、作为连接部的sm的cram中产生seu，则立即成为错误的电路，有时进行与用户所设计的电路动作不同的动作。在此，将该异常动作称为sef(softerrorfailure：软错误故障)。通过检测该sef，能够高速地检测出seu。[0034]参照图1对能够检测出sef的用户电路101的一例进行说明。众所周知，通过从外部对fpga100写入用户电路构建用的配置数据而构成用户电路101。[0035]在图1的例子中，用户电路101具有：存储电路部110；以及存储监视电路部120，其以fpga100的动作时钟周期监视存储电路部110中包含的各数据，检测任意一个数据的值有变化的情况并输出检测结果。通过这样的结构，能够按照fpga100的动作时钟级来检测sef。另外，需要注意的是fpga100的动作时钟的频率未必与输入到fpga100的外部时钟一致。[0036]作为更具体的例子，存储监视电路部120具备：数据更新电路部121，其使存储电路部110的全部数据的值相同且以时钟周期变化；数据比较电路部122，其对存储电路部110的各数据进行比较；以及检测电路部123，其基于数据比较电路部122的比较结果检测各数据的值不同的情况并输出检测结果。[0037]作为更具体的例子，存储电路部110由尽可能多的寄存器构成。另外，在数据更新电路部121中，构筑以能够使存储电路部110的各寄存器动作(时间能够收敛)的最大频率重复0→1→0→1的电路。数据比较电路部122对存储电路部110的多个寄存器进行比较监视。作为数据比较电路部122的一例，可举出xor电路。[0038]在此，当发生seu时，寄存器不能准确地发挥功能，因此值不变化。检测电路部123通过检测出数据比较电路部122的输出值不变化的动作，能够高速地检测出seu。检测电路部123在检测出seu时输出错误检测信号。图5示出了检测电路部123的动作的例子。此外，在图5中，为了简化说明，仅图示了存储电路部110所包含的2个寄存器a以及b。如图5所示，在本用户电路101中，能够以纳秒级的分辨率检测出seu的产生。即，能够检测出在2个时钟的时间范围内产生了seu。[0039]如图1所示，本实施方式的核反应检测装置具备核反应检测装置主体200，该核反应检测装置主体200与fpga100电连接且配置于被保护免受粒子放射线的环境中。核反应检测装置主体200具备sef检测部210、粒子能量计算部220、seu截面计算部230和计时部290。核反应检测装置主体200由信息处理装置构成。核反应检测装置主体200的各部分的安装方式不限，可以由专用硬件构成，也可以在通用装置中安装程序而构成，也可以将它们任意组合。[0040]sef检测部210(异常动作检测部)根据来自fpga100的用户电路101的输出值来检测用户电路101发生了异常动作、即sef的发生。sef检测部210在基于来自检测电路部123的错误检测信号检测出sef的发生时，通过取得计时部290计时的当前时刻来识别sef的发生时刻。sef检测部210将发生了sef的情况及其时刻存储在未图示的预定的存储单元中，或者输出到未图示的外部装置。[0041]粒子能量计算部220基于由sef检测部210测量出的异常动作的发生时刻，使用飞行时间法计算粒子能量。具体而言，粒子能量计算部220通过计算sef检测部210所取得的来自检测电路部123的错误检测信号被送出的时刻即sef的产生时刻与粒子产生的时刻之差，能够计算产生seu并引起sef的粒子的能量。关于粒子产生的时刻的取得，粒子能量计算部220检测出来自外部装置的粒子产生时间信号的输入，并从计时部290取得检测时的当前时刻即可。粒子能量计算部220将计算出的粒子能量存储于未图示的预定的存储部，或者向未图示的外部装置输出。此外，产生粒子的时刻也可以从外部装置取得，或者，预先存储于预定的存储部并从该存储部取得。[0042]seu截面计算部230计算出cram的seu截面。具体而言，seu截面计算部230基于由sef检测部210检测出的异常动作的产生次数，计算出seu截面。然而，在cram中产生的seu并非全部引起sef。即，即使在对电路动作没有影响的cram中产生了seu，也无法检测出sef。sef根据用户设计而变动，因此不需要求出sef的seu截面，而需要求出cram的seu截面。[0043]为了得到cram的seu截面的绝对值，需要进行校正。为了进行校正，使用cram的crc校验功能来计算包含未使用的cram的seu数：n，将sef计数分布设为sef概率分布p(t)，根据图6所示的能量与到达时间的关系来计算出sef能量概率分布p(e)。然后，通过对n乘以p(e)，能够计算出每个能量的seu产生数的分布即nseu(e)绝对值。最后，根据由中子测定器测量出的每个能量的注量φ(e)，计算出每个能量的seu截面。[0044]这样，根据本实施方式的核反应检测装置，将fpga100的用户电路101构成为因seu的产生而使输出进行异常动作，因此能够以fpga100的动作时钟级来检测seu的产生。即，能够高速地检测seu的产生，由此seu产生时刻的测量精度较高。由此，能够高精度地测定发生了seu等事件的粒子的能量。另外，能够高精度测定每个连续的粒子能量的seu截面等事件的发生率。[0045]此外，核反应检测装置主体200中的粒子能量计算部210及seu截面计算部220是任意的构成要素，也可以仅具备任一方。[0046]另外，核反应检测装置主体200还可以具备能量测定部，该能量测定部使用所取得的seu截面等事件的发生率来测定脉冲粒子源(脉冲中子源)的能谱。[0047]另外，核反应检测装置主体200还可以具备检测位置信息中的能量的能量检测单元。在此，位置信息是指在fpga100中产生了seu的物理位置(空间位置)。能够通过在检测出seu的产生之后，对用户电路构建用配置数据和用户电路101进行比较，或者对存储电路部110的各地址的数据进行扫描来判定该数据的适当与否来取得该位置信息。[0048]实施例[0049]示出了测定基于中子的seu截面的实施例。[0050]在中子照射场中，利用中子测定器在半导体照射中测定中子通量(neutronflux)及中子注量(neutronfluence)。将通过加速器加速后的质子脉冲照射到中子产生靶，生成中子。该质子脉冲击中中子产生靶的瞬间是生成中子的时间，相当于飞行时间法的t＝0。通过取得该表示t＝0的时间信号与检测出sef的时间信号之差，能够测定飞行时间，并换算为中子能量。[0051]装置使用fpga，由用户电路构成寄存器，以某动作时钟进行动作。照射中子，观测飞行时间和sef计数。在cram整个区域总seu截面测定中，观测cram错误总数。根据以上，计算出seu截面。[0052]至此，对本发明的一个实施方式进行了详述，但本发明并不限定于上述实施方式，在不脱离本发明的主旨的范围内，也可以进行各种改良、变更。[0053]例如，不仅是sram型的fpga，即使是eeprom型的fpga也能够应用本发明。并且，粒子放射线并不限定于中子束，只要在入射到fpga时产生seu，则即使是其他粒子放射线也能够应用本发明。[0054]另外，通过存储电路部110以及存储监视电路部120构筑了用户电路101，但只要是由于seu的产生而产生异常动作从而输出值变化的电路，则也可以是其他电路。[0055]上述说明的核反应检测装置主体200能够使用通用的计算机系统。例如，计算机系统具备cpu(centralprocessingunit(中央处理单元)、处理器)、存储器、存储设备(hdd：harddiskdrive(硬盘驱动器)、ssd：solidstatedrive(固态硬盘))、通信装置、输入装置以及输出装置。存储器和存储设备是存储装置。在该计算机系统中，cpu执行加载到存储器上的预定的程序，由此实现核反应检测装置主体200的各功能。另外，核反应检测装置主体200可以由1个计算机实现，或者也可以由多个计算机实现。核反应检测装置主体200可以是安装在计算机中的虚拟机。核反应检测装置主体200用的程序可以存储于hdd、ssd、usb(universalserialbus：通用串行总线)存储器、cd(compactdisc：光盘)、dvd(digitalversatiledisc：数字多功能光盘)等计算机可读取的记录介质，也可以经由网络进行发布。[0056]附图标记说明[0057]100：fpga[0058]101：用户电路[0059]110：存储电路部[0060]120：存储监视电路部[0061]121：数据更新电路部[0062]122：数据比较电路部[0063]123：检测电路部[0064]200：核反应检测装置主体[0065]210：sef检测部[0066]220：粒子能量计算部[0067]230：seu截面计算部[0068]290：计时部。当前第1页12当前第1页12