专利名称：一种单粒子效应测试装置及系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及空间辐射效应模拟试验技术领域，更具体的说是涉及一种单粒子效应测试装置及系统。
背景技术：
空间环境中存在许多高能带电粒子，而航天器、卫星等各种飞行器在宇宙空间运行时常常会因为这些高能带电粒子的辐射，产生各种故障，在各种故障中由单粒子效应引起的故障占主要比例。单粒子效应是指单个高能粒子与半导体器件相互作用诱发器件的状态发生变化、甚至导致永久损伤的一种现象，单粒子效应影响着各种飞行器的可靠性和使用寿命。因此，如何对飞行器的电子元器件的单粒子效应进行测试，从而能够采取一定的抗辐射加固措施，提高其可靠性，成为人们日益研究的重点。现有技术中通过对被测器件进行单粒子效应地面模拟试验，研究其规律性和依赖因素，为飞行器抗辐射加固技术提供参考。单粒子效应地面模拟试验需要在真空环境下进行，在进行单粒子效应模拟试验时，需要将被测器件放置在测试板中，测试板置于真空腔体内，并固定在加速器试验平台上，然后对真空腔体进行抽真空，在辐照环境下，由加速器产生高能带电粒子，辐射到测试板的被测器件上，辐照过程中对被测器件进行实时检测。但是现有的这种测试方式，测试板可放置的被测器件有限，而每次更换测试板上的被测器件时都需要对真空腔体进行抽真空操作，在抽真空过程中，加速器的资源并没有得到利用，因此，当被测器件数量较多时，增加了操作次数，使得操作繁琐，且浪费了加速器的资源。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种单粒子效应测试装置及系统，用于解决现有技术中操作繁琐和浪费加速器的资源的问题。为实现上述目的，本发明提供如下技术方案一种单粒子效应测试装置，包括旋转机构和与所述旋转机构相连的测试母板，所述测试母板上设置有多个测试子板，其中每一测试子板用于安装被测器件；所述旋转机构用于获取控制请求，并根据控制请求驱动所述测试母板转动或者停止，使得每一测试子板接收加速器朝固定方向所辐射的高能带电粒子。优选地,所述控制请求携带控制参数,所述控制参数包括时间参数、速度参数、方向参数和位移参数，则所述旋转机构具体根据携带控制参数的控制请求按照所述控制参数驱动所述测试母板转动或停止。优选地,所述旋转机构包括转轴、设置在转轴上的执行单元、以及与所述执行单元连接的控制单元；
所述测试母板具体与所述执行单元相连；所述控制单元具体用于根据控制请求驱动所述执行单元绕所述转轴转动或停止，以带动所述测试母板转动或停止。优选地，还包括设置有朝向所述加速器辐射方向的辐照口的外壳，所述外壳用于与旋转机构相连，并将所述测试母板和所述测试子板罩住。优选地，还包括轴承和连接件，所述轴承外圈与所述外壳相连，由所述外壳固定；所述轴承内圈通过连接件与所述测试母板相连，与所述测试母板一起转动或停止。优选地，所述旋转机构采用闭环步进电机控制系统或者伺服电机控制系统。优选地，所述测试子板通过连接器垂直的插装在所述测试母板上，形成多边形立体结构。优选地，，所述测试母板为圆形结构。 优选的，所述轴承为交叉滚珠轴承。一种单粒子效应测试系统，包括上述任一项所述的测试装置、加速器和加速器试验平台，所述加速器朝固定方向辐射高能带电粒子，所述测试装置设置在所述加速器试验平台上，且位于所述加速器的辐射方向上。经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种单粒子效应测试装置及系统，在该测试装置中包括旋转机构和与旋转机构相连的测试母板，所述测试母板上设置有多个测试子板，通过将被测器件安装在测试子板上，旋转机构根据控制请求带动测试母板转动或停止，使得每一测试子板接收加速器朝固定方向辐射的高能带电粒子。在该测试装置中，通过旋转机构带动测试母板，使得可以在测试母板上设置多块测试子板，从而增加测试子板的数量，进而增加了被测器件的数量，减少了更换被测器件的次数，解决了现有技术中，由于需要频繁的更换被测器件而使得操作繁琐的问题，且每次更换被测器件进行抽真空操作浪费加速器的资源的问题。
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1为本发明一种单粒子效应测试装置的一个实施例的俯视结构示意图；图2为本发明一种单粒子效应测试装置的另一个实施例的俯视结构示意图；图3为本发明一种单粒子效应测试装置的另一实施例的A-A面剖视结构示意图。
具体实施例方式下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。本发明公开提供了一种单粒子效应测试装置及系统，在该测试装置中包括旋转机构和与所述旋转机构相连的测试母板，所述测试母板上设置有多个测试子板，其中通过将被测器件安装在测试子板上，并通过旋转机构根据控制请求驱动测试母板转动或停止，每一测试子板接收加速器朝固定方向辐射的高能带电粒子。在该测试装置中，通过旋转机构带动测试母板，使得可以在测试母板上设置多个测试子板，进而增加测试子板的数量，从而增加了被测器件的数量，减少了更换被测器件的次数，解决了现有技术中，由于需要频繁的更换被测器件而使得操作繁琐的问题，且每次更换被测器件进行抽真空操作浪费加速器的资源的问题。参见图1，示出了本发明一种单粒子效应测试装置的俯视结构示意图。结合图1，该测试装置可以包括旋转机构100测试母板101、测试子板102，其中所述测试母板101上设置有多个测试子板102 ；所述旋转机构100与所述测试母板101相连；每一测试子板102用于安装被测器件102A ；其中，所述测试母板上设置有多个测试子板，每一测试子板上均可用于安装被测器件102A ；所述旋转机构100用于获取控制请求，并根据控制请求带动所述测试母板101转动或者停止，使得每一测试子板102接收加速器朝固定方向产生的高能带电粒子。其中，所述旋转机构可以有多种实现形式，能通过获取控制请求并驱动所述测试母板转动或停止即可。其中，所述控制请求可由旋转机构内部相应程序产成；也可通过外部的计算设备或系统生成后发送给该旋转机构；其中，所述控制请求可以包括转动控制请求和停止控制请求,所述转动控制请求能使得该旋转机构转动，所述停止控制请求可以使得该旋转机构停止；在该测试装置中，所述旋转机构可根据不同的控制请求驱动所述测试母板转动或者停止，具体的，可先根据转动控制请求驱动所述测试母板转动，当转动到某一位置时，可以使得处于该位置的测试子板接收加速朝固定方向辐射的高能带电粒子，则根据停止控制请求驱动所述测试母板停止，当位于该位置的测试子板上的被测器件完成单粒子效应试验后，旋转机构再根据转动控制请求驱动测试母板转动，直至所述测试子板上的被测器件均能完成单粒子效应试验。需要说明的是，旋转机构驱动测试母板转动的时间和停止的位置均可通过内部程序或者外部系统程序进行设置，使得该旋转机构可以周期性的驱动所述测试母板转动或停止，使得该测试母板上的不同测试子板上的被测器件均能够进行单粒子效应试验。其中，所述测试子板可以通过连接器插装在所述测试母板上，其插装的个数和位置并没有具体限定；其中，测试子板可垂直的插装在测试母板上，形成多边形立体结构；需要说明的是，测试子板的大小并没有具体规定，测试子板可根据测试装置的大小而选择不同的尺寸；因此，每一个测试子板上安装的被测器件的数量也没有具体限定，可根据测试子板的大小和被测器件本身的尺寸，在测试子板上安装合适数量的被测器件。需要说明的是，测试母板的形状和大小也并没有具体限定，可根据测试子板插装位置和结构选择不同形状的测试母板，也根据加速器试验平台的大小选择符合要求的测试母板；其中，测试母板可以设计成圆形结构，保证在旋转范围内测试母板面积的最大化。作为一个具体的实施例，以测试母板设置为圆形结构，其设置有12个测试子板为例，可如图1所示，在测试母板101上设置12个测试子板102，每块测试子板102上均安装被测器件102A，其中，测试子板垂直的插装在测试母板上，12块测试子板首尾相连，相邻两个测试子板可以形成90°角，相对的两个测试子板相互平行，形成多边形立体结构；当然还有其他的实现形式，在此不再一一赘述。本实施例中，旋转机构与测试母板相连，测试母板上设置有多个测试子板，将被测器件安装在测试子板上，通过旋转机构驱动测试母板转动或停止，使得每一测试子板上的被测器件均能接收加速器朝固定方向辐射的高能带电粒子。由于该测试装置可以旋转，因此可以设置多个测试子板，从而增加安装在测试子板上的被测器件的数量，使得在进行单粒子效应试验时，减少了更换被测器件的次数，解决现有技术中，由于每次测试的被测器件数量有限，需要频繁更换被测器件而使得操作繁琐的问题，且每次更换被测器件时进行抽真空操作，浪费加速器的资源的问题。所述控制请求可携带控制参数，所述旋转机构可根据携带控制参数的控制请求驱动所述测试母板转动或者停止；其中,所述控制参数包括时间参数、速度参数、方向参数和位移参数；时间参数可以包括旋转机构的停止时间，也即旋转机构带动测试母板周期性进行转动和停止时，每转动一次后即停止的预定时间；从而当测试子板安装有被测器件后，每一测试子板上的被测器件均可以接收加速器的辐射。该停止时间可以根据被测器件进行单粒子效应试验所需的时间进行设定；速度参数可以包括旋转机构转动时的速度值或者加速度值，能使得所述旋转机构均速转动或者加速转动。方向参数可以包括旋转机构的转动方向，比如顺时针转动或者逆时针转动等；位移参数可以包括旋转机构的转动位移，当旋转机构按照所述位移参数转动到某一特定位置，则处于某一特定位置的测试子板接收加速器朝固定方向辐射的高能带电粒子。根据上述控制参数，所述旋转机构可按照该控制参数，驱动所述测试母板转动或停止，当一个测试子板上的被测器件完成单粒子效应试验后，旋转机构可以再次驱动该测试母板转动，使得下一个测试子板在预定位置停止，接收到加速器辐射的高能带电粒子。在该测试装置中，旋转机构用于获取携带不同控制参数的控制请求，并根据携带控制参数的控制请求，驱动所述测试母板以某一固定的速度或者加速度，以及沿某一特定的方向转动到某一特定的位置然后停止转动，使得位于该特定位置的测试子板上的被测器件能够接收到加速器朝固定方向福射的高能带电粒子，进行单粒子效应试验，当该测试子板上的被测器件完成单粒子效应试验后，则旋转机构可再次驱动测试母板转动到下一测试子板能够接收加速器朝固定方向辐射的高能带电粒子的位置然后停止，进而进行单粒子效应模拟试验，通过周期性的转动和停止，使得该测试母板上的测试子板的被测器件均接受到加速器福射的高能带电粒子，完成单粒子效应模拟试验。参见图2，示出了本发明一种单粒子效应测试装置的又一实施例的结构示意图，图3为该单粒子效应测试装置的A-A面剖视结构示意图。结合图2和图3，该测试装置可以包括旋转机构200、测试母板201和测试子板202，所述测试母板201上设置有多个测试子板202，每一测试子板202上可以安装被测器件202A，其中，该测试装置的各个组成部分的功能可参见上述实施例；与上述实施例的不同之处在于，该测试装置还包括设置有朝向所述加速器辐射方向的辐射口的外壳203，所述外壳203用于与旋转机构200相连，并将所述测试母板201和所述测试子板202罩住；其中，所述外壳设置有辐射口，可使得处于该辐射口的测试子板接收加速器产生的高能带电粒子，所述辐射口的形状并没有具体限定，能使得处于该辐射口的测试子板接收到加速器产生的高能带电粒子即可。所述外壳的形状没有具体限定，可以采用长方体结构或者圆柱形结构；结合图2和图3，所述旋转机构200可以包括旋转轴200A、设置在转轴上的执行200B、以及与所述执行单元连接的控制单元(图中未示出)；所述转轴可以与外壳203相连,通过外壳将其固定；所述测试母板201可以与所述执行单元200B相连；所述控制单元具体可以用于根据控制请求驱动所述执行单元200B绕所述转轴转动或停止，以带动所述测试母板转动或停止。其中，所述控制单元可以设置在旋转机构内，与所述执行单元连接，用于控制执行单元的执行。由于外壳将所述旋转机构的转轴固定，使得所述执行单元可以绕所述转轴转动或停止，以带动所述测试母板转动或停止。该测试装置还可以包括轴承204和连接件205，所述轴承外圈与所述外壳相连，由所述204内圈通过所述连接件205与所述测试母板201相连，与所述测试母板一起转动或停止。其中，所述连接件用于连接轴承和测试母板。所述轴承可以为交叉滚珠轴承；其中，所述轴承可以采用低摩擦系统的轴承，使得该测试装置在轴承上的压力能够满足旋转机构的驱动，且所述轴承的重量和体积均可根据该测试装置的情况进行选择。在该单粒子效应测试装置中，通过将轴承分别与外壳和测试母板相连，所述旋转机构通过轴承可以更容易的带动所述测试母板转动或者停止，使得设置在测试母板上的每一测试子板上的被测器件均可接收加速器在固定方向产生的高能带电粒子，从而进行单粒子效应模拟试验。需要说明的是，所述测试子板可以通过连接器插装在所述测试母板上，其插装的个数和位置并没有具体限定；其中，测试子板可垂直的插装在测试母板上，形成多边形立体结构；需要说明的是，测试子板的大小并没有具体规定，测试子板可根据测试装置的大小而选择不同的尺寸；因此，每一个测试子板上安装的被测器件的数量也没有具体限定，可根据测试子板的大小和被测器件本身的尺寸，在测试子板上安装合适数量的被测器件。需要说明的是，测试母板的形状和大小也并没有具体限定，可根据测试子板插装位置和结构选择不同形状的测试母板，也根据测试平台的大小选择符合要求的测试母板；其中，测试母板可以设计成圆形结构，保证在旋转范围内测试母板面积的最大化。作为一个具体的实施例，以测试母板设置为圆形结构，其设置有12个测试子板为例，可如图2和图3所示，在测试母板201上设置12个测试子板202，每块测试子板202上安装有3个被测器件202A，其中，测试子板垂直的插装在测试母板上，12块测试子板首尾相连，相邻两个测试子板可以形成90°角，相对的两个测试子板相互平行，形成多边形立体结构；当然还有其他的实现形式，在此不再一一赘述。其中，所述旋转机构可以采用闭环步进电机控制系统或者伺服电机控制系统，通过产生力矩驱动测试母板的转动。本实施例中，通过将外壳与旋转机构相连，轴承与外壳和测试母板相连，旋转机构可能更容易的带动测试母板旋转，使得每一测试子板上的被测器件能接收加速器在固定方向产生的高能带电粒子，完成单粒子效应试验试验。本发明还公开了一种单粒子效应测试系统，包括如上述所有实施例所述的测试装置、加速器和加速器试验平台，所述加速器朝固定方向辐射高能带电粒子，所述测试装置设置在所述加速器试验平台上，且位于所述加速器的辐射方向上；在该测试系统中，旋转机构在驱动所述测试母板转动或停止时，可以使得每一测试子板接收加速器朝固定方向辐射的高能带电粒子，使得位于测试子板上的被测器件进行单粒子效应模拟试验，由于旋转机构的旋转，增减了测试子板的个数，从而增加了被测器件的数量，减少了更换被测器件的次数，解决了现有技术中需要频繁的更换被测器件，使得操作繁琐的问题，且每次更换被测器件进行抽真空操作浪费加速器资源的问题。本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
权利要求
1.一种单粒子效应测试装置，其特征在于，包括旋转机构和与所述旋转机构相连的测试母板，所述测试母板上设置有多个测试子板，其中每一测试子板用于安装被测器件；所述旋转机构用于获取控制请求，并根据控制请求驱动所述测试母板转动或者停止，使得每一测试子板接收加速器朝固定方向所辐射的高能带电粒子。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述控制请求携带控制参数，所述控制参数包括时间参数、速度参数、方向参数和位移参数，则所述旋转机构具体根据携带控制参数的控制请求按照所述控制参数驱动所述测试母板转动或停止。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述旋转机构包括转轴、设置在转轴上的执行单元、以及与所述执行单元连接的控制单元；所述测试母板具体与所述执行单元相连；所述控制单元具体用于根据控制请求驱动所述执行单元绕所述转轴转动或停止，以带动所述测试母板转动或停止。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括设置有朝向所述加速器辐射方向的辐照口的外壳，所述外壳用于与旋转机构相连，并将所述测试母板和所述测试子板罩住。
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，还包括轴承和连接件，所述轴承外圈与所述外壳相连，由所述外壳固定；所述轴承内圈通过连接件与所述测试母板相连，与所述测试母板一起转动或停止。
6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述旋转机构采用闭环步进电机控制系统或者伺服电机控制系统。
7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述测试子板通过连接器垂直的插装在所述测试母板上，形成多边形立体结构。
8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述测试母板为圆形结构。
9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述轴承为交叉滚珠轴承。
10.一种单粒子效应测试系统，其特征在于，包括权利要求1、任一项所述的测试装置、加速器和加速器试验平台，所述加速器朝固定方向辐射高能带电粒子，所述测试装置设置在所述加速器试验平台上，且位于所述加速器的辐射方向上。
全文摘要
本发明公开了一种单粒子效应测试装置及系统，该测试装置包括旋转机构和与所述旋转机构相连的测试母板，所述测试母板上设置有多个测试子板，其中每一测试子板用于安装被测器件；所述旋转机构用于获取控制请求，并根据控制请求驱动所述测试母板转动或者停止，使得每一测试子板接收加速器朝固定方向辐射的高能带电粒子。在该测试装置中，增加了测试子板的个数和被测器件的数量，减少了更换被测器件的次数，解决了现有技术中，由于需要频繁的更换被测器件而使得操作繁琐的问题，且每次更换被测器件进行抽真空操作浪费加速器的资源的问题。
文档编号G01R31/00GK103063961SQ20121059023
公开日2013年4月24日 申请日期2012年12月28日 优先权日2012年12月28日
发明者王德坤, 谢朝辉, 赵明琦, 刘海南, 周玉梅, 黑勇 申请人:中国科学院微电子研究所