衛(wèi)星抗輻射加固技術概論

目錄
 
第1章緒論1
1.1空間輻射效應及其影響1
1.2衛(wèi)星抗輻射加固技術研究范疇4
1.3衛(wèi)星抗輻射加固技術國內(nèi)外研究現(xiàn)狀7
1.3.1國外衛(wèi)星抗輻射加固技術發(fā)展現(xiàn)狀7
1.3.2我國衛(wèi)星抗輻射加固技術發(fā)展歷程及研究現(xiàn)狀12
1.4發(fā)展展望13
參考文獻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34
2.4.1GEO輻射環(huán)境特點34
2.4.2MEO輻射環(huán)境特點37
2.4.3SSO輻射環(huán)境特點40
2.4.4LEO輻射環(huán)境特點42
2.4.5GTO輻射環(huán)境特點45
2.4.6HEO輻射環(huán)境特點48
2.4.7月球探測衛(wèi)星軌道輻射環(huán)境特點49
2.5本章小節(jié)50
參考文獻53
第3章空間輻射效應54
3.1概述54
3.2電離總劑量效應55
3.2.1基本原理56
3.2.2典型器件電離總劑量效應59
3.2.3材料電離總劑量效應68
3.3位移損傷效應71
3.3.1位移損傷機理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74
3.4單粒子效應84
3.4.1基本原理85
3.4.2單粒子效應的種類90
3.4.3典型器件的單粒子效應95
3.5衛(wèi)星表面帶電效應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124
第4章輻射效應分析技術127
4.1概述127
4.2輻射環(huán)境分析技術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電離總劑量效應分析技術134
4.3.1帶電離子在器件及材料中的能損計算134
4.3.2器件和材料性能退化的預示方法135
4.3.3電路級的預示分析軟件135
4.4位移損傷效應預示技術136
4.4.1位移損傷分析方法136
4.4.2太陽電池陣壽命預示軟件138
4.5單粒子效應預示技術139
4.5.1基本概念139
4.5.2單粒子翻轉(zhuǎn)率計算模型140
4.5.3電路級單粒子效應仿真分析142
4.5.4單粒子效應對系統(tǒng)的危害性分析方法148
4.6衛(wèi)星充放電效應分析技術148
4.6.1衛(wèi)星表面電位分析技術149
4.6.2介質(zhì)材料深層帶電分析技術150
4.6.3空間靜電放電分析技術153
4.7本章小節(jié)158
參考文獻159
第5章抗輻射累積劑量效應加固技術163
5.1概述163
5.2抗電離總劑量效應加固技術164
5.2.1衛(wèi)星抗電離總劑量效應加固設計的基本原則164
5.2.2抗輻射加固設計余量與元器件/材料抗輻射指標166
5.2.3衛(wèi)星電子系統(tǒng)抗電離總劑量加固設計一般方法167
5.3抗位移損傷效應加固技術171
5.3.1抗位移損傷效應加固設計一般方法171
5.3.2典型光電器件抗位移損傷效應加固設計173
5.3.3典型系統(tǒng)級位移損傷效應加固設計174
5.4典型電子系統(tǒng)抗電離總劑量效應加固設計175
5.4.1典型電子系統(tǒng)電離總劑量分析計算175
5.4.2抗電離總劑量加固設計178
5.5本章小結(jié)179
參考文獻180
第6章抗單粒子效應加固技術181
6.1概述181
6.2系統(tǒng)級單粒子效應危害度分析182
6.2.1任務需求定義及輻射環(huán)境分析182
6.2.2器件單粒子效應敏感度分析183
6.2.3既定輻射環(huán)境下器件適用性分析184
6.2.4單粒子效應危害度分析方法185
6.3電路/系統(tǒng)級單粒子效應加固設計186
6.3.1抗單粒子效應加固的器件選用要求186
6.3.2電路級單粒子效應加固技術187
6.3.3單粒子效應加固效果評估方法194
6.4FPGA應用中的單粒子效應加固設計194
6.4.1SRAM型FPGA器件的單粒子效應及其加固技術195
6.4.2熔絲型FPGA的單粒子效應及其緩解技術197
6.5本章小結(jié)200
參考文獻201
第7章衛(wèi)星帶電效應防護技術202
7.1概述202
7.2衛(wèi)星表面帶電防護技術202
7.2.1星體等電位設計技術203
7.2.2主動電位控制技術208
7.3衛(wèi)星內(nèi)帶電防護技術210
7.3.1一般要求210
7.3.2電荷泄漏與導電路徑設計210
7.3.3內(nèi)放電脈沖耦合及其控制212
7.4空間靜電放電防護技術213
7.4.1空間靜電放電特性213
7.4.2空間靜電放電防護方法215
7.4.3主動回避技術218
7.5衛(wèi)星帶電防護設計的工程實踐219
7.5.1衛(wèi)星帶電防護設計基本要素219
7.5.2衛(wèi)星系統(tǒng)總體的帶電防護設計221
7.5.3衛(wèi)星帶電防護設計指南及其應用221
7.6本章小節(jié)222
參考文獻223
第8章空間輻射效應模擬試驗技術224
8.1電離總劑量效應模擬試驗技術224
8.1.1試驗原理與方法224
8.1.2電離總劑量輻射效應測量234
8.1.3模擬試驗設備237
8.2位移損傷效應模擬試驗技術238
8.2.1試驗原理239
8.2.2位移損傷效應模擬試驗方法241
8.2.3模擬試驗設備245
8.3單粒子效應模擬試驗技術247
8.3.1重離子直接電離引起單粒子效應的試驗原理247
8.3.2質(zhì)子核反應引起的單粒子效應試驗原理250
8.3.3單粒子效應測量252
8.3.4單粒子效應模擬試驗設備256
8.4衛(wèi)星表面帶電試驗技術261
8.4.1試驗類型與試驗方法262
8.4.2材料充電特性參數(shù)測量技術265
8.4.3高壓太陽電池陣二次放電試驗技術267
8.4.4模擬試驗裝置269
8.5衛(wèi)星內(nèi)帶電試驗與評估方法271
8.5.1試驗方法271
8.5.2內(nèi)帶電模擬試驗設備274
8.6本章小節(jié)275
參考文獻276
第9章空間輻射環(huán)境及效應在軌監(jiān)測技術279
9.1空間輻射環(huán)境在軌監(jiān)測技術279
9.1.1質(zhì)子/電子在軌監(jiān)測技術279
9.1.2重離子在軌監(jiān)測技術285
9.1.3等離子體在軌監(jiān)測技術288
9.2輻射效應在軌監(jiān)測技術291
9.2.1電離總劑量在軌監(jiān)測技術291
9.2.2單粒子效應在軌監(jiān)測技術293
9.2.3衛(wèi)星充放電效應在軌監(jiān)測技術295
9.3典型空間輻射環(huán)境及其效應監(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310
第10章衛(wèi)星抗人為輻射加固技術312
10.1概述312
10.2衛(wèi)星的核爆炸輻射效應312
10.2.1核爆炸輻射環(huán)境312
10.2.2核爆炸輻射效應特點314
10.2.3核爆炸對材料的輻射效應314
10.2.4核爆炸對電子系統(tǒng)的輻射效應316
10.3衛(wèi)星抗核輻射加固技術317
10.3.1瞬時電離效應加固技術317
10.3.2電子系統(tǒng)抗核輻射加固技術318
10.4衛(wèi)星的電磁脈沖輻射效應322
10.4.1電磁脈沖武器類型322
10.4.2電磁脈沖輻射特點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325
10.5.1電子系統(tǒng)電磁脈沖防護技術325
10.5.2衛(wèi)星電磁脈沖防護技術326
10.6衛(wèi)星的強激光輻射效應327
10.6.1強激光武器類型327
10.6.2強激光輻射特點329
10.6.3強激光對衛(wèi)星的破壞作用330
10.7衛(wèi)星抗激光加固技術331
10.7.1基于傳統(tǒng)光學原理的激光防護材料332
10.7.2基于非線性光學原理的激光防護技術334
10.7.3光電傳感系統(tǒng)實用激光防護技術336
10.8衛(wèi)星粒子束武器輻照效應338
10.8.1粒子束武器類型338
10.8.2粒子束武器輻射特點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340
10.9.1衛(wèi)星粒子束武器被動防護技術340
10.9.2衛(wèi)星粒子束武器主動防護技術341
參考文獻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電子在鋁中的實際射程（Rρ）348
附錄5質(zhì)子在鋁中的一些特定射程349