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依靠HiRel走向太空

关键词:太空 辐射容限 抗辐射 医疗 德州仪器

时间:2010-02-26 15:56:18       来源:中电网

作者:James F. Salzman,德州仪器 (TI) HiRel 技术总监

人类自诞生之初,便痴迷于太空。太空旅行和探险在任何时代都是一个不过时的话题,同时也是国际纷争、国家自豪感、国力以及国家安全的主题。美国的确该为自己感到自豪,因为它在 20 世纪 60 年代末和 70 年代初实现了载人登月的伟大壮举。自 Neil Armstrong 迈出人类在月球上的第一步以来,过去 40 年再也没有出现过这样的壮举。

涉及太空旅行的科幻小说始终充斥着我们的娱乐媒体,我们中的大多数人都知道《星际迷航》中 James T. Kirk 船长的名言:“太空—最后的战场!”。然而,对于从事我们这个行业的人来说,必须迅速地将小说和实事区分开。同时,我们很快便发现“太空的确是一个终极战场。”不仅对人类,即使对电子组件而言,太空也是一种极其恶劣的环境。虽然大气层有助于我们更好地屏蔽辐射,但却在屏蔽过程中产生地球中子,通过影响其他原子释放少量能量,改变材料属性并产生能量脉冲,并导致集成电路“失灵”,从而使电子电路逻辑混乱。随着半导体特性尺寸的缩小,要让电路对以上影响更强免疫或更强对抗影响都变得越来越困难。

与我们生活的屏蔽环境不同,太空非常的危险。低轨道 (LEO) 宇宙飞船和卫星暴露在太空辐射产生的这些质子、电子和重离子环境下。在 10-15 年的工作寿命中,地球静止轨道 (GEO) 卫星会遭受大量的辐射。即使进行屏蔽,它们接收的这些辐射也足以在数月时间内让人致死。虽然屏蔽有一定的效果,但是仅限于一定程度。其存在一个效果递减点,最终屏蔽不再有效。设计的系统必须能够在这种恶劣环境下工作,而这些系统的核心都是一些电子组件。将一些特种半导体工艺和特殊设计方法一起使用可确保电路在太空中长期、可靠地运行。

我们的日常生活比以前任何时候都要依赖于通过卫星系统发送或接收的数据。无论是国际通信、音乐、DTV、GPS、气象信息收集、监控、国家安全等,我们都依靠这些系统的正常运行。

与今天的医疗应用一样,制造可以经受辐射影响的电路对于宇宙飞船和飞机而言都是必要的。牙科和医疗 X 射线诊断设备现在使用电子成像和数据转换芯片来捕获影像,而以前使用的是胶片。在医疗和诊断应用中,这些电路必须能够承受日常少量的辐射。

TI 高可靠性产品部 (HiRel) 是主要的抗辐射半导体供应商。电路均针对各种辐射影响开发和测试,可满足医疗、航空电子设备和太空应用的要求。在“高可靠性”系统中使用 HiRel 产品才有意义。不仅要了解产品使用的环境,而且还要知道电路在具体应用中的可靠性和耐受力,这是非常重要的。

作者简介

James F. Salzman 现任 TI HiRel 产品部技术总监。James 拥有 30 多年的工程经验,他将毕生的精力都倾注到了抗辐射技术和产品的开发工作上。

作为 TI 科技委员会一名资深的成员,James 拥有三项专利和四项未决专利。他毕业于的美国德克萨斯州达拉斯市南卫理公会大学,获电子工程理学士学位。

James 还是 IEEE 的一名资深会员,达拉斯注册专业工程师 (Registered Professional Engineer)。此外,他还撰写了 20 余篇关于辐射效应的论文。他的论文在抗辐射电子与辐射会议上荣获 2008 年度最佳论文奖,另外他还是 IEEE  核科学汇刊成员。

 

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