航空电子设备大气中子注量率计算方法和系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及中子注量率技术领域，具体而言，涉及航空电子设备大气中子注量率 计算方法和航空电子设备大气中子注量率计算系统。
【背景技术】
[0002] 带有存储结构复杂微电子器件的机载电子设备在飞行高度（3000~20000米）的 自然空间环境中必然会遭遇大约每小时每平方厘米300~18000个IMeV~lOOOMeV的高 能大气中子。这些高能中子会穿透机舱蒙皮，打在机载电子设备的核心指令控制单元或关 键数据存储单元上，产生软错误与硬故障，导致导航（导航接收机）、雷达探测系统（有源相 控阵雷达）、数据网络（AFDX网络交换机）、通信（光纤/总线）、高速计算机系统、航空电子 设备、发动机（FADEC)、电传系统、自动驾驶技术、飞行告警、显τκ屏、其它含有电子器件的飞 行系统等出现黑屏、死机、复位、重启、数据丢失、命令丢失等安全性危害。
[0003] 至今为止，国内对机载电子设备在自然空间环境中遭遇高能中子并未进行针对性 防护与评价。为了建立防护与评价体系，必须对大气中子单粒子效应危害进行定量表征。而 大气中子注量率是危害定量表征的重要参数。
[0004] 自1950年以来，通过各种数据实测得到在40000英尺（约等于12160m)，纬度45° 的地点的大气能谱。lOMeV以上大气中子注量率约为6000#/cm 2h，Ι-lOMeV大气中子注量率 为3200#/cm2h，IMeV以上大气中子注量率为9200#/cm 2h。可见，能量范围通常的取值范围 为IMeV至正无穷，lOMeV至正无穷或1 MeV至lOMeV。
[0005] -般来讲，对于工艺尺寸大于150nm的敏感器件，大于lOMeV中子是导致单粒子效 应的主要原因。但是对于工艺尺寸小于150nm的器件，能量在Ι-lOMeV范围内的中子对单 粒子效应的贡献不可忽视。对于不同器件，引起中子单粒子效应的能量阈值不同，可能为 3MeV或者4MeV，相应的能量范围则是3MeV至正无穷或者4MeV至正无穷，而这些取值范围 并不包括在现有技术的能量取值范围当中，所以仅根据现有技术的能量取值范围计算大气 中子注量率对于某些器件是不准确的。
【发明内容】
[0006] 本发明所要解决的技术问题是，如何准确地得到目标设备的大气中子注量率，从 而以此为依据对目标设备的大气中子的防护进行评估。
[0007] 为此目的，本发明提出了一种航空电子设备大气中子注量率计算方法，包括：检测 目标设备的工艺尺寸，获取引起所述目标设备发生单粒子效应的中子能量阈值；获取引起 所述目标设备发生大气中子单粒子效应的中子最高能量；利用大气中子注量率分布情况， 计算从所述能量阈值到所述最高能量范围内的大气中子注量率。
[0008] 优选地，获取引起目标设备在发生大气中子单粒子效应时的中子最高能量具体包 括：根据所述目标设备的单粒子效应事件率、所述目标设备的敏感截面面积、所述目标设备 的未防护总比特位数，计算所述目标设备的最低注量率；在标准中子能谱中查询与所述最 低注量率相对应的能量作为所述最高能量。
[0009] 优选地，所述大气中子注量率分布情况由下列公式表示：dN/dE = 0. 346Ε°·922Χθχρ(-0.0152(1η E))，其中，N为中子通量，E为中子能量，该公式的应用条件 为北纬45°，12160m高度。
[0010] 优选地，以所述能量阈值为积分下限，以所述最高能量为积分上限对所述公式进 行积分计算，得到所述大气中子注量率。
[0011] 优选地，还包括：根据所述大气中子注量率对所述目标设备进行防护评估。
[0012] 优选地，还包括：计算所述大气中子注量率与中子能量范围为Ι-lOMeV时中子注 量率的比值，记录并存储所述比值。
[0013] 本发明还提出了一种航空电子设备大气中子注量率计算系统，包括：检测单元，用 于检测目标设备的工艺尺寸，获取引起所述目标设备发生单粒子效应的中子能量阈值；获 取单元，用于获取引起所述目标设备发生大气中子单粒子效应的中子最高能量；计算单元， 用于利用大气中子注量率分布情况，计算从所述能量阈值到所述最高能量范围内的大气中 子注量率。
[0014] 优选地，所述获取单元包括：计算子单元，用于根据所述目标设备的单粒子效应事 件率、所述目标设备的敏感截面面积、所述目标设备的未防护总比特位数，计算所述目标设 备的最低注量率；以及查询子单元，用于在标准中子能谱中查询与所述最低注量率相对应 的能量作为所述最高能量。
[0015] 优选地，所述大气中子注量率分布情况由下列公式表示：dN/dE = 0. 346Ε°·922Χθχρ(-0.0152(1η E))，其中，N为中子通量，E为中子能量，该公式的应用条件 为北纬45°，12160m高度。
[0016] 优选地，所述计算单元用于以所述能量阈值为积分下限，以所述最高能量为积分 上限对所述公式进行积分计算，得到所述大气中子注量率。
[0017] 优选地，还包括：评估单元，用于根据所述大气中子注量率对所述目标设备进行防 护评估。
[0018] 优选地，所述计算单元还用于计算所述大气中子注量率与中子能量范围为 Ι-lOMeV时中子注量率的比值，以及所述系统还包括：记录单元，用于记录并存储所述比 值。
[0019] 通过上述技术方案，能够根据不同的目标设备的工艺尺寸得到相应的引起所述目 标设备发生单粒子效应的中子能量阈值，从而可以根据能量阈值进行积分得到对应于目标 设备的大气中子注量率，进而可以依据大气中子注量率计算中子单粒子事件率，通过单粒 子事件率对目标设备的大气中子的防护指标进行准确地评估。
【附图说明】
[0020] 通过参考附图会更加清楚的理解本发明的特征和优点，附图是示意性的而不应理 解为对本发明进行任何限制，在附图中：
[0021] 图1示出了根据本发明一个实施例的航空电子设备大气中子注量率计算方法的 示意流程图；
[0022] 图2示出了根据本发明一个实施例的航空电子设备大气中子注量率计算系统的 示意框图。
【具体实施方式】
[0023] 了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施 方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例 及实施例中的特征可以相互组合。
[0024] 在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可 以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开 的具体实施例的限制。
[0025] 本发明提出了一种航空电子设备大气中子注量率计算方法，包括：检测目标设备 的工艺尺寸，获取引起目标设备发生单粒子效应的中子能量阈值；利用大气中子注量率分 布情况，计算从能量阈值到正无穷能量范围内的大气中子注量率。
[0026] 由于不同的目标设备的工艺尺寸不同，相应的能量阈值也是不同的。具体的工艺 尺寸与能量阈值的对应关系可以如表1所示，
[0027]
[0028] 表 1
[0029] 例如目标设备的工艺尺寸为0, 25 μ m，对应的能量阈值为5MeV，那么如果根据现 有技术中的Ι-lOMeV或IMeV至正无穷能量范围内的大气中子注量率对其防护指标进行评 估，显然范围过宽，评估结果是不精确的。而根据具体的能量阈值计算相应的大气中子注入 率，则可以得到目标设备具体对应的大气中子注量率，从而可以依此对目标设备的防护指 标进行准确地评估，更有利于目标设备在高能大气行驶过程中，对大气中子的防护。
[0030] 优选地，大气中子注量率分布情况由下列公式表示：dN/dE = 0. 346Ε°·922Χθχρ(-0.0152(1η E))，其中，N为中子通量，E为中子能量，该公式的应用条件 为北纬45°，12160m高度。需要说明的是，虽然该公式存在上述适用条件，但是实际上各个 高度的大气中子注量率的分布形状都与上述适用条件所在点相同，所以最后得到的比值是 对应其他高度也是广泛适用的。
[0031] 优选地，以能量阈值为积分下限，以正无穷为积分上限对公式进行积分计算，得到 大气中子注量率。
[0032] 优选地，还包括：根据大气中子注量率对目标设备进行防护评估。
[0033] 优选地,还包括：计算大气中子注量率与中子能量范围为Ι-lOMeV时中子注量率 的比值，记录并存储比值。记录和存储的比值可以如表2所示，
[0034]
[0036] 表 2
[0037] 通过记录不同能量范围内的大气中子注量率和相应的比值关系，可以在日后的计 算过程中，根据不同目标设备的能量阈值，根据比值关系快速查询其对应的中子注量率，而 无需进行积分计算，提高了得到中子注量率的速度，以便更快继续大气中子评估。需要说明 的是，表1仅是本发明提供的一个示例，除了表1中包括的能量范围，本发明还可以记录并 存储其他的能量范围和相应的中子注量率和比值关系。
[0038] 如图1所示，本发明还提出了一种航空电子设备大气中子注量率计算方法，包括： S11，检测目标设备的工艺尺寸，获取引起目标设备发生单粒子效应的中子能量阈值；S22， 获取引起目标设备发生大气中子单粒子效应的中子最高能量；S33,利用大气中子注量率分 布情况，计算从能量阈值到最高能量范围内的大气中子注量率。
[0039] 获取引起目标设备在发生大气中子单粒子效应时的中子最高能量具体包括：根据 目标设备的单粒子效应事件率、目标设备的敏感截面面积、目标设备的未防护总比特位数， 计算目标设备的最低注量率；在标准中子能谱中查询与最低注量率相对应的能量作为最高 能量。
[0040] 目标设