一种重离子加速器单粒子试验降能片厚度快速确定方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种重离子加速器单粒子试验降能片厚度快速确定方法，属于航天单 粒子效应技术领域。
【背景技术】
[0002] 随着卫星对地观测分辨率等级要求越来越高，信息处理量越来越大，应对此要求， 卫星上采用了大规模逻辑器件，如FPGA、DSP等。这些大规模逻辑器件受到空间高能粒子 的影响产生单粒子翻转（SEU)、单粒子锁定（SEL)等单粒子效应，会影响航天器正常可靠运 行，必须以器件单粒子效应参数为输入，进行单粒子效应防护设计。
[0003] 器件单粒子效应参数测试、器件单粒子效应防护效果验证，均需在重离子加速器 上进行试验，而且对重离子的线性能量传输系数（Linear Energy Transfer，LET)有要求。 进行单粒子试验时，特别是在单粒子防护设计效果验证时，重离子的LET值需达到技术规 范或技术合同要求的数值。重离子的LET值与靶材料有关，由于目前绝大部分器件以硅材 料为基底，因此单粒子试验中，重离子LET值指的是在硅材料中的LET值。
[0004] 一般情况下，重离子回旋加速器得到的重离子的类型和初始能量是确定的，由此 得到的重离子初始LET值也是一个确定值；大部分情况下，此初始LET值不满足技术要求， 需要在加速器重离子出口和待测器件之间加入一定厚度的降能片，降低重离子的能量，从 而使得穿过降能片的重离子LET值满足要求。
[0005] 降能片有两个参数需要确定：一个是降能片的材料，另一个是降能片的厚度。降能 片的材料可根据实际情况进行选择，一般情况下，选择轻原子序数的金属材料。
[0006] 传统方法在确定降能片厚度时，一般是以重离子类型、重离子能量、降能片材料类 型、降能片厚度为输入参数，采用粒子输运分析的方法，仿真分析重离子穿过降能片后的能 量，再根据此能量分析重离子在硅材料中的LET值；分析、尝试不同的降能片厚度，直至重 离子LET值满足要求。
[0007] 传统方法解决这一问题，需要针对降能片的厚度进行大量尝试，仿真分析工作具 有一定的盲目性，工作量大，效率低，时间长。
【发明内容】
[0008] 本发明技术解决问题是：针对现有技术的不足，提出了一种用于重离子加速器单 粒子效应试验的降能片快速确定方法，本发明可将降能片等效为硅材料，以要求的重离子 LET值为目标，根据不同类型重离子在硅材料中的LET值和射程R与能量E的关系表格，快 速确定降能片的厚度。
[0009] 本发明的解决方案是：
[0010] 一种重离子加速器单粒子试验降能片厚度快速确定方法，包括步骤如下：
[0011] (1)根据加速器重离子类型和初始能量E。，确定重离子在硅中的初始射程Rtl;
[0012] (2)根据加速器重离子类型和要求的重离子LET值，确定对应的重离子在硅中的 射程R ;
[0013] (3)根据步骤（1)中重离子初始射程Rtl和与步骤（2)中要求重离子LET值对应的 重离子在娃中的射程R，确定当降能片材料为娃时，屏蔽材料的厚度d Si;计算公式为：
[0014] dSi =R0-R
[0015] 其中，dSi为降能片材料为硅时降能片的厚度，Rtl是重离子在硅材料中的初始射程， R是与要求的重离子LET值对应的重离子在硅中的射程；
[0016] (4)确定娃材料厚度dSi与降能片厚度d的厚度转换系数k ;
[0017] 计算方式如下：
[0018]
【主权项】
1. 一种重离子加速器单粒子试验降能片厚度快速确定方法，其特征在于包括步骤如 下： (1) 根据加速器重离子类型和初始能量Etl，确定重离子在硅中的初始射程Rtl; (2) 根据加速器重离子类型和要求的重离子LET值，确定对应的重离子在硅中的射程 R; (3) 根据步骤（1)中重离子初始射程Rtl和与步骤（2)中要求重离子LET值对应的重离 子在娃中的射程R，确定当降能片材料为娃时，屏蔽材料的厚度d Si;计算公式为： dSi= R0-R 其中，dSi为降能片材料为硅时降能片的厚度，R ^是重离子在硅材料中的初始射程，R是 与要求的重离子LET值对应的重离子在硅中的射程； (4) 确定硅材料厚度dSi与降能片厚度d的厚度转换系数k ; 计算方式如下：
其中，k是硅材料与降能片材料的厚度转换系数，P Si是硅材料的密度，Z Si是硅材料的 原子序数，Asi是硅材料的原子量，P是降能片所采用材料的密度，Z是降能片所采用材料的 原子序数，A是降能片所采用材料的原子量； (5) 将硅材料的厚度dSi转化为降能片的厚度d ; 转化公式为： d = k · dSi 其中，d是降能片的厚度，dSi是硅材料的厚度，k是硅材料与降能片所采用的材料的厚 度转换系数。
【专利摘要】本发明涉及一种重离子加速器单粒子试验降能片厚度快速确定方法，步骤如下：根据加速器重离子类型和初始能量，确定重离子在硅中的初始射程；根据加速器重离子类型和要求的重离子LET值，确定对应的重离子在硅中的射程；根据重离子初始射程和与要求重离子LET值对应的重离子在硅中的射程，确定当降能片材料为硅时，屏蔽材料的厚度；确定硅材料厚度与降能片厚度的厚度转换系数；将硅材料的厚度转化为降能片的厚度。本发明快速确定降能片的厚度，节省了成本，提高了效率。
【IPC分类】G01B15-02
【公开号】CN104764421
【申请号】CN201510146078
【发明人】李衍存, 蔡震波, 张庆祥, 赵小宇, 贾晓宇
【申请人】北京空间飞行器总体设计部
【公开日】2015年7月8日
【申请日】2015年3月30日