单粒子试验方法
宇航用半导体器件重离子单粒子效应试验指南
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1宇航用半导体器件重离子单粒子效应试验
试验方法一、试验目的通过试验，获得器件单粒子事件截面与入射离子LET 的关系，为评价器件的单粒子效应敏感性提供数据。
二、试验原理用i（通常要求i ≥5）种不同LET的离子，以倾角θ（i）入射到芯片表面，入射到芯片表面的离子总数为Φ（i），检测器件发生的单粒子事件数N（i）。
利用公式（1）和（2）计算LET（i）的离子照射下器件的单粒子事件截面σ（i）和LET(i)eff：σ（i）=N（i）/（Φ（i）×cosθ（i）） (1)式中：i——不同LET离子的种类数；σ（i）——第i 种LET 离子的单粒子事件截面，单位为平方厘米每器件或平方厘米每位（cm2/器件或cm2/位）；N（i）——第i种LET离子测得的单粒子事件数；Φ（i）——第i种LET离子的总注量；θ（i）——第i种LET离子的入射角，单位为度（°）。
LET(i)eff = LET（i）/cosθ（i） (2)式中：LET（i）eff ——以θ角入射的第i种LET离子的有效LET值；LET（i）——第i种LET离子的LET值。
画出单粒子事件截面σ（i）和入射离子LET（i）eff的关系曲线，如图1 所示。
由σ~ LET曲线得出反映器件单粒子事件敏感性的两个关键参数：单粒子事件饱和截面σsat和LET阈值LETth。
由单粒子事件饱和截面σsat和LET阈值LETth，结合空间辐射环境模型，可预示器件在各种空间环境中的单粒子事件率。
图1 σ～LET关系曲线三、试验设备a. 辐射源；（回旋加速器；串列静电加速器；锎源）；b. 束流测量系统；c.单粒子效应测试系统；（存储器类电路的测试；微处理器类复杂数字电路的测试；模拟电路的测试；数－模混合电路的测试）；d. 单粒子锁定的测试；e. 试验板和电缆；f. 温度测量系统。
四、试验程序a.制定试验方案（见附录A）；b.样品准备；除非另有规定，一批产品的试验样品数量应不少于3 只。
SMJ320C6701质子的单粒子测试
1、被测器件介绍SMJ320C6701是商用TMS320C6701器件的军用版本，采用陶瓷封装，有更宽的温度范围。
被测器件采用0.18µm，和5层金属布线的CMOS工艺，其内核电压为1.9V，I/O口电压为3.3V。
SMJ320C6701处理器是基于高性能，拥有浮点和定点算术逻辑单元的高级甚长指令字（VLIW，very-long-instruction-word）的架构。
它包含有128K的内部SRAM，其中64K可以作为1级程序高速缓存，另外一部分作为数据高速缓存。
同时，处理器拥有一个32位的外部存储接口（EMIF），其时钟频率可以达到处理器运行时的一半或者等于处理器的时钟频率。
在测试中，EMIF的时钟频率等于处理器的频率从133MHz。
同时，器件包含四通道和一个辅助通道的直接存储器访问（DMA）控制器。
2、SMJ320C6701测试：方法、设置和步骤2.1 单粒子翻转SEU评估DSP芯片的SEU性能的测试方法包括五个不同的应用程序，每一个应用程序测试处理器的一个特定的器件单元。
每一个应用程序不仅直接测试处理器的某个特定的单元，同时他们也可以间接的测试了处理器的其他器件单元。
这些间接被测的器件单元包括外部存储器接口（EMIF）、控制寄存器、指令译码单元和指令执行单元。
如果这些单元发生了单粒子翻转（SEU），处理器就可能停止应用程序的运行。
测试最主要的目标有：1）建立处理器确定功能模块的翻转统计；2）确定器件的翻转横截面（cross-section）3）研究可能的对质子敏感栅锁。
五个应用程序直接测试的功能模块有：1）内部寄存器（IR）；2）整数算数逻辑单元（ALU）；3）浮点算数逻辑单元；4）DMA控制器；5）片内SRAM：a.有故障下的动态模式（Dynamic Pattern With Fail）；b.无故障下的动态模式（Dynamic Pattern Without Fail）；c.有故障下的静态模式（Static Pattern With Fail）；d.无故障下的静态模式（Static Pattern Without Fail）。
半导体器件大气中子单粒子效应试验方法与程序基本信息
半导体器件大气中子单粒子效应试验方法与程序基本信息半导体器件大气中子单粒子效应试验方法与程序基本信息【导论】半导体器件是现代电子技术中不可或缺的基础组成部分，但它们在高能辐射环境下的可靠性问题一直备受关注。
其中，大气中子单粒子效应是一种重要的辐射损伤现象，它对半导体器件的性能产生了不可忽视的影响。
为了解决这个问题，科研人员提出了许多试验方法和程序，以便更好地了解和评估半导体器件在大气中子单粒子效应下的可靠性。
本文将针对这一主题展开全面深入的讨论。
【试验方法】1. 单粒子效应测试单粒子效应测试是一种常用的试验方法，通过在实验室中模拟大气中子单粒子效应，评估半导体器件的性能和可靠性。
在该测试中，使用粒子加速器产生高能粒子束，并照射在待测器件上。
通过检测器件的电流、电压或其他指标的变化，可以获得其受到辐射后的效应。
2. 组件级试验组件级试验是一种更接近真实工作环境的试验方法，它考虑了半导体器件在电路中的相互作用。
在该试验中，器件被嵌入到电路板或模块中，经过长时间不间断的工作，观察其在大气中子单粒子效应下的性能退化情况。
这种方法能更好地模拟实际工作条件，但需要更长的测试时间。
3. 增强放射性测试增强放射性测试是一种瞄准特定辐射环境的试验方法，根据地理位置、海拔高度、周边辐射源等因素，选择合适的地点进行测试。
通过对辐射水平进行增强，可以更快速地观察到器件在大气中子单粒子效应下的反应，以及评估其可靠性。
【试验程序基本信息】1. 数据收集与分析试验开始前，需要收集和分析相关的数据，包括大气中子流通量、器件故障率、故障模式等信息。
这些数据对于设计合理的试验方案和结果的解读至关重要。
2. 样品准备与选择根据需求和试验目标，选择适当的半导体器件样品，以代表实际生产中使用的器件。
对样品进行特殊处理，例如辐射前的电子束退火、封装等，以确保试验结果的可靠性和有效性。
3. 设置试验条件根据试验目标，设置适当的试验条件，例如辐射剂量、温度、湿度等。
模拟空间环境条件下的电子束引起的单粒子效应实验研究
模拟空间环境条件下的电子束引起的单粒子效应实验研究空间环境中的电子束引起的单粒子效应实验研究引言：近年来，随着空间技术的不断发展，人类在航天领域取得了许多重要的成果。
然而，空间中存在着各种高能粒子和辐射环境，这些因素对航天器的正常工作和飞行安全造成了很大影响。
其中，电子束引起的单粒子效应是空间工程中的一个重要问题。
针对这一问题，科学家们进行了大量的实验研究，以期能够提供有效的保护策略和解决方案。
一、电子束引起的单粒子效应概述在空间环境中，包括太阳辐射带电粒子、宇宙射线、地球辐射带电粒子等不同类型的辐射大量存在。
当航天器飞行在这些辐射环境中时，会受到电子束的辐射影响。
电子束是一种高能电子流，在物质中的能量沉积会引起电离、能损、能量转移等效应，对航天器内部的电子学元器件和敏感设备造成二次电子释放、能量损耗等问题。
二、单粒子效应的实验研究方法为了深入研究电子束引起的单粒子效应，科学家们进行了大量的实验研究，主要有以下几种方法：1. 加速器实验：利用加速器产生高能电子，模拟空间环境中的电子束辐射，对材料和器件进行加速器辐照实验，研究电子束引起的单粒子效应。
2. 单粒子试验：a) 单电子试验：利用电子枪发射高能电子，研究电子束在材料表面和器件中的相互作用，观察其引起的电离电流、次级电子释放等效应。
b) 单电子束注入试验：通过控制电子束注入的速率和能量，研究电子束引起的粒子效应对器件的损伤程度。
c) 单粒子闪烁计数试验：采用闪烁计数器、光电倍增管等装置，对电子束注入试验过程中的闪烁光进行计数和分析，以推断电子束的能量、径迹等参数。
三、实验研究结果及讨论通过加速器实验和单粒子试验，科学家们得到了一些重要的实验结果。
首先，在不同能量和注入速率条件下，电子束引起的单粒子效应对器件材料的损伤程度存在明显差异，高能电子束的损伤明显更为严重。
其次，电子束对材料和器件的作用方式主要表现为电子轰击和电荷收集，这些作用会引起器件的性能退化、电离电流增大、能量转移等效应。
继电保护装置单粒子效应的测试方法
第50卷第24期电力系统保护与控制Vol.50 No.24 2022年12月16日Power System Protection and Control Dec. 16, 2022 DOI: 10.19783/ki.pspc.220310继电保护装置单粒子效应的测试方法与失效率研究丁晓兵1，陈朝晖1，周兆庆2,3，张 尧2,3(1.中国南方电网电力调度控制中心，广东 广州 510530；2.国电南京自动化股份有限公司，江苏 南京 210003；3.南京国电南自电网自动化有限公司，江苏 南京 211153)摘要：单粒子效应引发的存储器软错误对微机继电保护具有不可忽略的影响。
介绍了α粒子和高能中子的来源，以及中国部分城市的大气中子通量。
讨论了对继电保护装置进行中子辐照试验的方案细节，以及根据实验数据求取现场环境下单粒子失效率的方法。
从现有可靠性指标出发，推导得到继电保护装置单粒子效应的可接受失效率。
将该指标和辐照试验得出的失效率相比较，可以判断装置是否满足现场运行要求。
该方法对评价继电保护装置的单粒子失效率具有一定的参考意义。
关键词：继电保护；单粒子效应；软错误；加速中子辐照试验；失效率Test method and failure rate of the single-particle effect of a relay protection deviceDING Xiaobing1, CHEN Zhaohui1, ZHOU Zhaoqing2, 3, ZHANG Yao2, 3(1. Dispatching Center of China Southern Power Grid, Guangzhou 510530, China; 2. Guodian Nanjing Automation Co., Ltd.,Nanjing 210003, China; 3. Nanjing SAC Power Grid Automation Co., Ltd., Nanjing 211153, China)Abstract: Memory soft errors induced by the single-particle effect have a non-negligible effect on microcomputer relay protection. This paper introduces the sources of Alpha particles and high-energy neutrons, as well as atmospheric neutron fluxes in some cities in China. The details of the neutron irradiation tests on relay protection devices and the method of obtaining the single particle failure rate in the field environment based on experimental data are discussed. Based on the existing reliability metrics, the acceptable failure rate of the single-particle effect of the relay protection device is promoted. Comparing this indicator with the failure rate obtained by the irradiation test, it can be judged whether the device fulfills the requirements of field operation. This method has a certain reference significance for evaluating the failure efficiency of single particles of relay protection devices.This work is supported by the Key Scientific and Technological Project of China Southern Power Grid Corporation (No. ZDKJXM20200056).Key words: relay protection; single-event effect; soft errors; accelerated neutron irradiation test; failure rate0 引言继电保护装置负责在电力系统故障时快速切除故障，其可靠性直接影响电力系统的稳定运行。
洁净室污染监测重要仪器---单粒子计数器测试方法
洁净室污染监测重要仪器---单粒子计数器测试方法对洁净室空气中粒子的粒径和数量进行测试使用的是一种称为“粒子计数器”的仪器，它也被称为“单粒子计数器”，以便将其与测量过滤器安装泄露的光度计相区别。
粒子计数器既可以测出空气中粒子的数量，也可以测出其粒径。
而光度计只是测量粒子质量。
粒子计数器是洁净室的测试和运行所必不可少的工具。
悬浮粒子计数器一般的空气采样量是28升/分钟（1立方英尺/分钟），各种型号的这类粒子计数器测出的粒径下限可达到0.3um。
有些灵敏度高的型号可测出小至0.1um的粒子,但其空气采样量一般也小些。
粒子计数器的工作原理，当单个粒子穿过探测区的光束时，会产生光线散射，其散射的光线就会被光电二级管探测到。
光束的光源一般是激光电二极管，或者是氦氖激光器以增加灵敏度。
粒子散射的光线由一个透镜系统集中，然后由光电二极管将光转换成电脉冲。
该脉冲的幅度与粒径成比例。
由此就可测量出粒径。
粒子计数器还能对光电二极管产生的脉冲数加以计数，由此就可得出粒子的数量。
对粒子的计数是按照“等于大于”一粒径值进行的，所有等于和大于给定粒径的粒子都予以计量。
这与洁净室标准中规定的测量方法相同。
在高质量的洁净室中，产品对悬浮粒子污染非常敏感，为探查出与悬浮粒子浓度相关的对洁净度的偏离，需要对空气进行连续监测。
但在洁净度要求差些的洁净室中，就没有连续监测的必要。
一名技术人员拿着粒子计数器在室内四处走动，就可以进行这种测试了。
但技术人员的时间是昂贵的，他在室内的逗留会增加室内的悬浮污染。
所以，有时对粒子状况进行连续监测更好些。
连续采样主要有两种方法，这两种方法一般各称为“顺序监测”和“瞬时监测”。
在顺序监测系统中，室内装有许多采样管，从每个采样点依次对空气进行采样。
这些空气样本通过采样管，经过管道送往粒子计数器进行粒子计数。
为提高工作效率，通常要对结果进行分析。
瞬时监测系统有许多小传感器，这些传感器在室内各个点对空气中的粒子进行连续的计数和粒径的测定。
宇航用半导体器件重离子单粒子试验方案
宇航用半导体器件重离子单粒子效应试验方案
1 试验目的
本规范详细说明了使用XXX源对XXX器件进行单粒子效应辐照试验（SEU、SEL、SET 等）的要求。
2适用范围
本规范适用于XXX 器件单粒子效应试验。
3 引用标准及文件
GB 4792－1984 放射卫生防护基本标准
GJB 1649－1993 电子产品防静电放电控制大纲
GJB 2712－1996 测量设备的质量保证要求计量确认体系
GJB 3756－1999 测量不确定度的表示及评定
4 试验要求
4.1 一般要求
辐照试验应符合QJ 10005－2008《宇航用半导体器件重离子单粒子效应试验指南》的规定。
4.2 辐射源
4.3 试验样品
4.4 试验线路板
试验线路板应符合QJ 10005－2008《宇航用半导体器件重离子单粒子效应试验指南》的规定。
4.5 单粒子效应测试系统
单粒子效应测试系统应符合QJ 10005－2008《宇航用半导体器件重离子单粒子效应试验指南》的规定。
5 试验流程
按QJ 10005－2008《宇航用半导体器件重离子单粒子效应试验指南》的规定，制定试验流程。
6 辐照试验工序单
辐照试验工序单格式见图1。
辐照试验工序单
试验板号：____；离子：____；能量：____ MeV；LET值____ MeV.mg/cm2；Si中射程：____μm；
图1 辐照试验工序单格式
7试验流程图
图1 SEU试验流程示意图
图1 SEL试验流程示意图。
SRAM 型FPGA 单粒子效应测试方法及试验验证
SRAM 型FPGA 单粒子效应测试方法及试验验证余永涛，陈煜海，余俊杰，龙伊雯，罗 军，王小强，罗宏伟（工业和信息化部电子第五研究所，广州 510610）摘要：针对空间用SRAM 型FPGA 器件抗单粒子效应性能全面测试评估的要求，研究内部不同资源电路结构的单粒子效应敏感性及测试方法，利用重离子加速器开展抗辐射加固SRAM 型FPGA 单粒子效应模拟辐照试验，对配置存储器、块存储器、触发器等敏感单元的单粒子翻转、单粒子功能中断、单粒子锁定特性进行研究。
试验结果表明，所提出测试方法能有效地覆盖测试SRAM 型FPGA 单粒子效应敏感资源，所测试抗辐射加固SRAM 型FPGA 器件具有良好的抗单粒子锁定性能，但对单粒子翻转和单粒子功能中断非常敏感，静态测试模式下对单粒子翻转更为敏感。
有关测试方法和结果可以为SRAM 型FPGA 的单粒子效应评估及防护提供参考。
关键词：现场可编程门阵列；单粒子效应；单粒子翻转；单粒子功能中断；单粒子锁定；重离子辐照试验中图分类号：O483; V416.5文献标志码：A 文章编号：1673-1379(2021)05-0534-07DOI: 10.12126/see.2021.05.007Testing methods and experimental verification forsingle event effects of SRAM-based FPGAYU Yongtao, CHEN Yuhai, YU Junjie, LONG Yiwen, LUO Jun, WANG Xiaoqiang, LUO Hongwei(The Fifth Electronics Research Institute of Ministry of Industry and Information Technology, Guangzhou 510610, China)Abstract: The single event effects of space-used SRAM-based FPGA are especially studied by using the heavy ion accelerator for a comprehensive SEE susceptibility assessment. The SEE sensitivity and the testing methods of different circuit resources are analyzed, as well as the characterizations of SEU, SEFI and SEL of various sensitive modules (CRAM, BRAM and Flip-flops). The results demonstrate the application ranges and the effectiveness of the testing methods in the SRAM FPGA SEE sensitivity assessment. The radiation-hardened FPGA exhibits the expected SEL resistance and the sensitivity to the SEU and the SEFI, and for the SEU, the FPGA performs worse in the static testing. The related testing methods and results may provide some guidance for the SEE test and the radiation design of similar devices.Keywords: FPGA; single event effects; single event upset; single event function interrupt; single event latchup; heavy ion irradiation test收稿日期：2021-01-29；修回日期：2021-09-10基金项目：广东省重点领域研发计划项目（编号：2020B0404030005）引用格式：余永涛, 陈煜海, 余俊杰, 等. SRAM 型FPGA 单粒子效应测试方法及试验验证[J]. 航天器环境工程, 2021, 38(5):534-540YU Y T, CHEN Y H, YU J J, et al. Testing methods and experimental verification for single event effects of SRAM-based FPGA[J].Spacecraft Environment Engineering, 2021, 38(5): 534-540Vol. 38, No. 5航 天 器 环 境 工 程第 38 卷第 5 期534SPACECRAFT ENVIRONMENT ENGINEERING 2021 年 10 月E-mail: ***************Tel: (010)68116407, 68116408, 68116544. All Rights Reserved.0 引言SRAM型FPGA具有逻辑密度高、可重复配置、可在线编程等优点，在硬件系统完成开发以至实际使用后，还可重新编程配置更改系统设计，因而在航天航空电子系统中得到广泛使用。
造粒炭黑单个粒子破碎强度的测定
造粒炭黑单个粒子破碎强度的测定造粒炭黑单个粒子破碎强度的测定1、方法提要用筛取办法选取若干小范围直径的粒子，分别将炭黑粒子放人粒子强度测定仪的两个可施加作用力的平板之间进行测定，记录当粒子破碎时所施加的力。
2、仪器、设备2.1 粒子强度测定仪:能记录粒子破碎时所施加的力，该设备应具有以下特性。
2.1.1 整个实验过程中，两平板确保水平状态，上平板应透明，以便对试验中的粒子进行观察，能在恒速下施加力，速度范围5~25 cN/s,2.1.2 测力系统的精度为1 cN.2.1.3 能将底板和施力器牢固固定，以防测试前的瞬间粒子翻滚或移动。
2.1.4 可利用砝码或测力仪来校正仪器，要求校正装备的精度高于实验仪器的精度。
2.2 机械振筛机。
2.3 试验筛:φ200×φ25/1.4和φ200×25/1.7,符合GB/T 6003.1中R40/3系列。
2.4 筛底接收盘。
2.5 筛盖。
2.6 样品缩分器:缩分器两边有6个或更多的平行沟槽，用来将炭黑样品分为两份。
2.7 浅盘:约300 mm长。
2.8 表面皿: φ90 mm o2.9 镊子:尖端包以海绵的镊子。
2.10 秒表或计时器。
3、试样制备3.1 将足够量的炭黑通过样品缩分器至少两次，获得具有代表性的炭黑样品约100g.3.2 按下列顺序从下到上把试验筛叠放好:底部接收盘、φ200×φ25/1.4 和φ200×φ2 5/1.7 试验筛。
把约100 g炭黑样品倒人协φ20O×φ25/1.7试验筛中，盖好筛盖，将该筛组装入机械振筛机中，开最小功率档，以避免粒子破碎。
3.3 如果采用了有敲击锤的振筛机，应将敲击锤置于停止状态，振筛约60-70s,3.4 取出φ200×φ25/1.4试验筛，将约45个粒子从筛网倒人浅盘的一端，再将浅盘稍作倾斜，轻轻振动浅盘，使球状的粒子滚到另一端。
3.5 将大约25颗球状粒子装人表面皿里备用。
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单粒子试验方法
单粒子试验方法主要包括两种：飞行试验和地面模拟试验。
飞行试验是将用于单粒子效应研究的设备搭载到航天器上，让测试器件充分暴露在真实的空间辐射环境中，记录工作状态和异常情况，从而得到真实的试验数据。
然而，这种方法有成本高昂、实验周期长等缺点。
地面模拟试验是人为产生各种实验需要的高能粒子，对空间辐射环境进行模拟，然后再用产生的高能粒子去辐照被测设备，这时会发生各种单粒子效应，记录这些现象就可以研究其机理和检测被测设备的抗辐射能力。
地面模拟试验的优点在于试验条件可以人为可控，有丰富的离子种类、能量和注量率可供选择，有利于对单粒子效应产生规律和作用机制作全面细致的研究，且可进行多次、重复试验。
常用的辐射源有回旋加速器、串列静电加速器、锎源等，产生的辐射粒子有脉冲激光、质子、电子和重离子等。