衛(wèi)星抗輻射加固技術(shù)概論

目錄
 
第1章緒論1
1.1空間輻射效應(yīng)及其影響1
1.2衛(wèi)星抗輻射加固技術(shù)研究范疇4
1.3衛(wèi)星抗輻射加固技術(shù)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀7
1.3.1國外衛(wèi)星抗輻射加固技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀7
1.3.2我國衛(wèi)星抗輻射加固技術(shù)發(fā)展歷程及研究現(xiàn)狀12
1.4發(fā)展展望13
參考文獻(xiàn)15
第2章空間輻射環(huán)境16
2.1概述16
2.2天然輻射環(huán)境17
2.2.1地球輻射帶17
2.2.2銀河宇宙線19
2.2.3太陽宇宙線20
2.2.4太陽活動(dòng)21
2.2.5等離子體22
2.2.6地磁場23
2.2.7地球磁層26
2.3空間輻射環(huán)境模型27
2.3.1地球輻射帶模型27
2.3.2銀河宇宙線模型28
2.3.3太陽耀斑模型31
2.3.4空間等離子體模型33
2.3.5地磁場模型33
2.4典型軌道輻射環(huán)境特點(diǎn)34
2.4.1GEO輻射環(huán)境特點(diǎn)34
2.4.2MEO輻射環(huán)境特點(diǎn)37
2.4.3SSO輻射環(huán)境特點(diǎn)40
2.4.4LEO輻射環(huán)境特點(diǎn)42
2.4.5GTO輻射環(huán)境特點(diǎn)45
2.4.6HEO輻射環(huán)境特點(diǎn)48
2.4.7月球探測衛(wèi)星軌道輻射環(huán)境特點(diǎn)49
2.5本章小節(jié)50
參考文獻(xiàn)53
第3章空間輻射效應(yīng)54
3.1概述54
3.2電離總劑量效應(yīng)55
3.2.1基本原理56
3.2.2典型器件電離總劑量效應(yīng)59
3.2.3材料電離總劑量效應(yīng)68
3.3位移損傷效應(yīng)71
3.3.1位移損傷機(jī)理71
3.3.2非電離能損與位移損傷劑量73
3.3.3典型器件位移損傷效應(yīng)74
3.4單粒子效應(yīng)84
3.4.1基本原理85
3.4.2單粒子效應(yīng)的種類90
3.4.3典型器件的單粒子效應(yīng)95
3.5衛(wèi)星表面帶電效應(yīng)99
3.5.1基本原理100
3.5.2衛(wèi)星表面材料帶電性能104
3.5.3空間靜電放電107
3.5.4表面帶電對衛(wèi)星系統(tǒng)的影響111
3.6衛(wèi)星內(nèi)帶電效應(yīng)116
3.6.1基本原理117
3.6.2內(nèi)帶電主要影響因素119
3.6.3內(nèi)帶電對衛(wèi)星系統(tǒng)的影響122
3.7本章小節(jié)123
參考文獻(xiàn)124
第4章輻射效應(yīng)分析技術(shù)127
4.1概述127
4.2輻射環(huán)境分析技術(shù)127
4.2.1基本概念127
4.2.2輻射劑量分析方法130
4.2.3常用輻射環(huán)境分析軟件133
4.3電離總劑量效應(yīng)分析技術(shù)134
4.3.1帶電離子在器件及材料中的能損計(jì)算134
4.3.2器件和材料性能退化的預(yù)示方法135
4.3.3電路級(jí)的預(yù)示分析軟件135
4.4位移損傷效應(yīng)預(yù)示技術(shù)136
4.4.1位移損傷分析方法136
4.4.2太陽電池陣壽命預(yù)示軟件138
4.5單粒子效應(yīng)預(yù)示技術(shù)139
4.5.1基本概念139
4.5.2單粒子翻轉(zhuǎn)率計(jì)算模型140
4.5.3電路級(jí)單粒子效應(yīng)仿真分析142
4.5.4單粒子效應(yīng)對系統(tǒng)的危害性分析方法148
4.6衛(wèi)星充放電效應(yīng)分析技術(shù)148
4.6.1衛(wèi)星表面電位分析技術(shù)149
4.6.2介質(zhì)材料深層帶電分析技術(shù)150
4.6.3空間靜電放電分析技術(shù)153
4.7本章小節(jié)158
參考文獻(xiàn)159
第5章抗輻射累積劑量效應(yīng)加固技術(shù)163
5.1概述163
5.2抗電離總劑量效應(yīng)加固技術(shù)164
5.2.1衛(wèi)星抗電離總劑量效應(yīng)加固設(shè)計(jì)的基本原則164
5.2.2抗輻射加固設(shè)計(jì)余量與元器件/材料抗輻射指標(biāo)166
5.2.3衛(wèi)星電子系統(tǒng)抗電離總劑量加固設(shè)計(jì)一般方法167
5.3抗位移損傷效應(yīng)加固技術(shù)171
5.3.1抗位移損傷效應(yīng)加固設(shè)計(jì)一般方法171
5.3.2典型光電器件抗位移損傷效應(yīng)加固設(shè)計(jì)173
5.3.3典型系統(tǒng)級(jí)位移損傷效應(yīng)加固設(shè)計(jì)174
5.4典型電子系統(tǒng)抗電離總劑量效應(yīng)加固設(shè)計(jì)175
5.4.1典型電子系統(tǒng)電離總劑量分析計(jì)算175
5.4.2抗電離總劑量加固設(shè)計(jì)178
5.5本章小結(jié)179
參考文獻(xiàn)180
第6章抗單粒子效應(yīng)加固技術(shù)181
6.1概述181
6.2系統(tǒng)級(jí)單粒子效應(yīng)危害度分析182
6.2.1任務(wù)需求定義及輻射環(huán)境分析182
6.2.2器件單粒子效應(yīng)敏感度分析183
6.2.3既定輻射環(huán)境下器件適用性分析184
6.2.4單粒子效應(yīng)危害度分析方法185
6.3電路/系統(tǒng)級(jí)單粒子效應(yīng)加固設(shè)計(jì)186
6.3.1抗單粒子效應(yīng)加固的器件選用要求186
6.3.2電路級(jí)單粒子效應(yīng)加固技術(shù)187
6.3.3單粒子效應(yīng)加固效果評估方法194
6.4FPGA應(yīng)用中的單粒子效應(yīng)加固設(shè)計(jì)194
6.4.1SRAM型FPGA器件的單粒子效應(yīng)及其加固技術(shù)195
6.4.2熔絲型FPGA的單粒子效應(yīng)及其緩解技術(shù)197
6.5本章小結(jié)200
參考文獻(xiàn)201
第7章衛(wèi)星帶電效應(yīng)防護(hù)技術(shù)202
7.1概述202
7.2衛(wèi)星表面帶電防護(hù)技術(shù)202
7.2.1星體等電位設(shè)計(jì)技術(shù)203
7.2.2主動(dòng)電位控制技術(shù)208
7.3衛(wèi)星內(nèi)帶電防護(hù)技術(shù)210
7.3.1一般要求210
7.3.2電荷泄漏與導(dǎo)電路徑設(shè)計(jì)210
7.3.3內(nèi)放電脈沖耦合及其控制212
7.4空間靜電放電防護(hù)技術(shù)213
7.4.1空間靜電放電特性213
7.4.2空間靜電放電防護(hù)方法215
7.4.3主動(dòng)回避技術(shù)218
7.5衛(wèi)星帶電防護(hù)設(shè)計(jì)的工程實(shí)踐219
7.5.1衛(wèi)星帶電防護(hù)設(shè)計(jì)基本要素219
7.5.2衛(wèi)星系統(tǒng)總體的帶電防護(hù)設(shè)計(jì)221
7.5.3衛(wèi)星帶電防護(hù)設(shè)計(jì)指南及其應(yīng)用221
7.6本章小節(jié)222
參考文獻(xiàn)223
第8章空間輻射效應(yīng)模擬試驗(yàn)技術(shù)224
8.1電離總劑量效應(yīng)模擬試驗(yàn)技術(shù)224
8.1.1試驗(yàn)原理與方法224
8.1.2電離總劑量輻射效應(yīng)測量234
8.1.3模擬試驗(yàn)設(shè)備237
8.2位移損傷效應(yīng)模擬試驗(yàn)技術(shù)238
8.2.1試驗(yàn)原理239
8.2.2位移損傷效應(yīng)模擬試驗(yàn)方法241
8.2.3模擬試驗(yàn)設(shè)備245
8.3單粒子效應(yīng)模擬試驗(yàn)技術(shù)247
8.3.1重離子直接電離引起單粒子效應(yīng)的試驗(yàn)原理247
8.3.2質(zhì)子核反應(yīng)引起的單粒子效應(yīng)試驗(yàn)原理250
8.3.3單粒子效應(yīng)測量252
8.3.4單粒子效應(yīng)模擬試驗(yàn)設(shè)備256
8.4衛(wèi)星表面帶電試驗(yàn)技術(shù)261
8.4.1試驗(yàn)類型與試驗(yàn)方法262
8.4.2材料充電特性參數(shù)測量技術(shù)265
8.4.3高壓太陽電池陣二次放電試驗(yàn)技術(shù)267
8.4.4模擬試驗(yàn)裝置269
8.5衛(wèi)星內(nèi)帶電試驗(yàn)與評估方法271
8.5.1試驗(yàn)方法271
8.5.2內(nèi)帶電模擬試驗(yàn)設(shè)備274
8.6本章小節(jié)275
參考文獻(xiàn)276
第9章空間輻射環(huán)境及效應(yīng)在軌監(jiān)測技術(shù)279
9.1空間輻射環(huán)境在軌監(jiān)測技術(shù)279
9.1.1質(zhì)子/電子在軌監(jiān)測技術(shù)279
9.1.2重離子在軌監(jiān)測技術(shù)285
9.1.3等離子體在軌監(jiān)測技術(shù)288
9.2輻射效應(yīng)在軌監(jiān)測技術(shù)291
9.2.1電離總劑量在軌監(jiān)測技術(shù)291
9.2.2單粒子效應(yīng)在軌監(jiān)測技術(shù)293
9.2.3衛(wèi)星充放電效應(yīng)在軌監(jiān)測技術(shù)295
9.3典型空間輻射環(huán)境及其效應(yīng)監(jiān)測裝置300
9.3.1長期暴露裝置（LDEF）300
9.3.2高軌航天器帶電試驗(yàn)衛(wèi)星（SCATHA）302
9.3.3緊湊型環(huán)境異常探測器（CEASE）303
9.3.4空間輻射環(huán)境監(jiān)測儀（MERLIN）307
9.4本章小節(jié)309
參考文獻(xiàn)310
第10章衛(wèi)星抗人為輻射加固技術(shù)312
10.1概述312
10.2衛(wèi)星的核爆炸輻射效應(yīng)312
10.2.1核爆炸輻射環(huán)境312
10.2.2核爆炸輻射效應(yīng)特點(diǎn)314
10.2.3核爆炸對材料的輻射效應(yīng)314
10.2.4核爆炸對電子系統(tǒng)的輻射效應(yīng)316
10.3衛(wèi)星抗核輻射加固技術(shù)317
10.3.1瞬時(shí)電離效應(yīng)加固技術(shù)317
10.3.2電子系統(tǒng)抗核輻射加固技術(shù)318
10.4衛(wèi)星的電磁脈沖輻射效應(yīng)322
10.4.1電磁脈沖武器類型322
10.4.2電磁脈沖輻射特點(diǎn)323
10.4.3電磁脈沖對衛(wèi)星的破壞作用323
10.5衛(wèi)星抗電磁脈沖加固技術(shù)325
10.5.1電子系統(tǒng)電磁脈沖防護(hù)技術(shù)325
10.5.2衛(wèi)星電磁脈沖防護(hù)技術(shù)326
10.6衛(wèi)星的強(qiáng)激光輻射效應(yīng)327
10.6.1強(qiáng)激光武器類型327
10.6.2強(qiáng)激光輻射特點(diǎn)329
10.6.3強(qiáng)激光對衛(wèi)星的破壞作用330
10.7衛(wèi)星抗激光加固技術(shù)331
10.7.1基于傳統(tǒng)光學(xué)原理的激光防護(hù)材料332
10.7.2基于非線性光學(xué)原理的激光防護(hù)技術(shù)334
10.7.3光電傳感系統(tǒng)實(shí)用激光防護(hù)技術(shù)336
10.8衛(wèi)星粒子束武器輻照效應(yīng)338
10.8.1粒子束武器類型338
10.8.2粒子束武器輻射特點(diǎn)339
10.8.3粒子束武器對衛(wèi)星的破壞作用339
10.9衛(wèi)星抗粒子束輻照加固技術(shù)340
10.9.1衛(wèi)星粒子束武器被動(dòng)防護(hù)技術(shù)340
10.9.2衛(wèi)星粒子束武器主動(dòng)防護(hù)技術(shù)341
參考文獻(xiàn)343
附錄345
附錄1常用單位常數(shù)345
附錄2常用單位換算346
附錄3輻射試驗(yàn)中常用的放射性同位素、主要輻射能量表347
附錄4電子在鋁中的實(shí)際射程（Rρ）348
附錄5質(zhì)子在鋁中的一些特定射程349