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空间辐射物理及应用研究现状与挑战 被引量:39
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作者 陈伟 杨海亮 +6 位作者 郭晓强 姚志斌 丁李利 王祖军 王晨辉 王忠明 丛培天 《科学通报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第10期978-989,共12页
空间辐射物理及应用主要研究航天器的辐射效应及提高其可靠运行能力的理论与关键技术,是涉及核科学与宇航电子学的交叉学科,主要包括空间辐射环境模拟、辐射测量、辐射效应与加固等.空间辐射损伤是影响航天器在轨长期可靠运行的重要因... 空间辐射物理及应用主要研究航天器的辐射效应及提高其可靠运行能力的理论与关键技术,是涉及核科学与宇航电子学的交叉学科,主要包括空间辐射环境模拟、辐射测量、辐射效应与加固等.空间辐射损伤是影响航天器在轨长期可靠运行的重要因素之一,随着微电子和航天技术的发展,空间辐射物理研究面临许多新的挑战.本文围绕空间辐射环境研究与模拟、辐射测量技术、辐射效应机理、电子元器件与系统抗辐射加固技术等方面,深入分析国内外研究现状、热点及面临的挑战,梳理急需解决的关键基础问题,提出我国空间辐射物理及应用研究发展建议. 展开更多
关键词 空间辐射物理 空间辐射环境 辐射环境模拟 辐射测量 辐射效应 抗辐射加固
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星敏感器空间辐射效应研究 被引量:17
2
作者 周建涛 蔡伟 +1 位作者 武延鹏 卢欣 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第1期24-30,共7页
星敏感器作为一类高灵敏度光电集成部件,易受空间辐射的影响造成性能退化和工作异常。分析星敏感器的辐射效应机理并制定相应的防护对策,既是当前可靠性增长的基础,也是今后高性能星敏感器发展的必然要求,而国内尚缺少对这一问题的详细... 星敏感器作为一类高灵敏度光电集成部件,易受空间辐射的影响造成性能退化和工作异常。分析星敏感器的辐射效应机理并制定相应的防护对策,既是当前可靠性增长的基础,也是今后高性能星敏感器发展的必然要求,而国内尚缺少对这一问题的详细论述。阐述了空间辐射环境和星敏感器的组成以及工作原理,综述分析了空间辐射效应机理和对星敏感器产生的影响,并介绍了国外在相应防护对策上的经验,更进一步对影响星敏感器较为严重的瞬态效应做了较为深入的探讨。 展开更多
关键词 空间辐射环境 星敏感器 辐射效应 瞬态效应
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基于性能退化的卫星用光纤陀螺可靠性评估 被引量:16
3
作者 晁代宏 马静 +1 位作者 陈淑英 张春熹 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2011年第9期1763-1767,共5页
基于性能退化数据研究了卫星用光纤陀螺空间辐射环境下的可靠性评估方法。随着光纤陀螺技术水平的提高,其在卫星上的应用越来越广泛,其可靠性状况也愈发引起人们的关注。在对空间辐射环境下光纤陀螺失效机理分析的基础上,提出用Normal-P... 基于性能退化数据研究了卫星用光纤陀螺空间辐射环境下的可靠性评估方法。随着光纤陀螺技术水平的提高,其在卫星上的应用越来越广泛,其可靠性状况也愈发引起人们的关注。在对空间辐射环境下光纤陀螺失效机理分析的基础上,提出用Normal-Poisson复合随机过程模型对产品在空间辐射作用下的退化特性进行建模,基于所得模型,由光纤陀螺的性能退化信息估计模型中的参数进而评估得到光纤陀螺可靠性指标。该方法克服了传统可靠性分析方法依赖寿命数据的缺点,能够在没有寿命数据的情况下评估得到光纤陀螺的可靠性指标,从而可节约大量的试验经费和试验时间,在工程应用上具有重要的价值。 展开更多
关键词 光纤陀螺 可靠性 空间辐射环境 Normal.Poisson模型 性能退化数据
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COTS器件的空间应用技术研究 被引量:13
4
作者 邢克飞 何伟 杨俊 《计算机测量与控制》 CSCD 北大核心 2011年第7期1741-1745,共5页
从COTS(Commercial-Off the Shelf)器件在微小卫星平台系统的应用需求出发,通过分析COTS器件应用的瓶颈问题和空间辐射环境的特殊影响,对卫星平台系统COTS器件的筛选与老练流程控制方法,COTS器件空间应用的机、电、热设计,COTS器件的检... 从COTS(Commercial-Off the Shelf)器件在微小卫星平台系统的应用需求出发,通过分析COTS器件应用的瓶颈问题和空间辐射环境的特殊影响,对卫星平台系统COTS器件的筛选与老练流程控制方法,COTS器件空间应用的机、电、热设计,COTS器件的检错、容错技术,COTS器件的空间环境效应防护加固技术,COTS器件系统可靠性分析、验证与评估方法等方面的研究现状进行综述,并对可能涉及到的关键技术进行探讨;该研究结论可为微小卫星服役前对COTS器件系统空间应用设计提供参考,推动包括国产器件在内的COTS系统在航天领域的应用。 展开更多
关键词 COTS器件 空间应用 空间辐射环境
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基于光探测器空间辐射效应的卫星光通信系统误码率特性 被引量:13
5
作者 刘韵 赵尚弘 +2 位作者 杨生胜 李勇军 强若馨 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第S1期124-128,共5页
通过对空间辐射环境中PIN光探测器损伤机理的分析,得到了光电流与暗电流在辐照条件下的变化规律.在此基础上,建立了基于PIN光探测器空间辐射效应的卫星光通信系统误码率模型.仿真得出,辐照强度约为5×104 Gy和8×104 Gy时,50Me... 通过对空间辐射环境中PIN光探测器损伤机理的分析,得到了光电流与暗电流在辐照条件下的变化规律.在此基础上,建立了基于PIN光探测器空间辐射效应的卫星光通信系统误码率模型.仿真得出,辐照强度约为5×104 Gy和8×104 Gy时,50MeV质子和10MeV质子辐照条件下的系统误码率先后达到10-6;在5×105 Gy^6×105 Gy范围内,电子与Gamma射线辐照下的误码率亦达到10-6.结合系统误码率的损伤机理,进一步研究了判决阈值对误码率的影响.结果表明,辐照强度为1MGy时,判决阈值由4.3×10-7 A上升至5.5×10-7 A,能够使误码率降低近3个量级.因此,适当选取判决阈值能够有效的改善系统误码率情况. 展开更多
关键词 卫星光通信 PIN光探测器 误码率 空间辐射环境 判决阈值
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空间太阳能电站高压大功率电力传输关键技术综述 被引量:12
6
作者 侯欣宾 王立 +2 位作者 李庆民 王健 刘吉臻 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2018年第14期3385-3395,共11页
建立在技术上和经济上可行的空间太阳能电站系统可以有效利用空间太阳能,更能为国家提供巨大的可再生能源战略储备,对于保证中国的能源独立与安全以及国民经济的可持续发展具有重大战略意义。面向未来空间太阳能电站的空间高压大功率电... 建立在技术上和经济上可行的空间太阳能电站系统可以有效利用空间太阳能,更能为国家提供巨大的可再生能源战略储备,对于保证中国的能源独立与安全以及国民经济的可持续发展具有重大战略意义。面向未来空间太阳能电站的空间高压大功率电力传输需求,本文论述空间电能传输与管理系统的国内外发展现状,梳理有待解决的基础科学问题与核心关键技术,为未来深化研究指明方向。提出现阶段制约太空高压电力传输与能量管理系统发展的关键技术、材料和器件,分析空间辐射环境对于空间电力系统的影响并提出了其辐射防护需求,最后明确了需进一步研究的重点内容,为开拓该领域的后续研究提供参考。 展开更多
关键词 空间太阳能电站 空间电力传输与管理 空间辐射环境 材料与器件 关键技术
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新型航天器抗辐射加固技术的研究重点 被引量:11
7
作者 蔡震波 《航天器环境工程》 2010年第2期173-176,131,共4页
未来新型航天器在研制模式、设计技术、元器件及材料等方面与以往卫星相比将有较大变化,从而对抗辐射加固技术提出新的要求。因此,抗辐射加固技术的研究重点须在以往研究基础上进行调整。文章从航天器总体角度,对新型航天器抗辐射加固... 未来新型航天器在研制模式、设计技术、元器件及材料等方面与以往卫星相比将有较大变化,从而对抗辐射加固技术提出新的要求。因此,抗辐射加固技术的研究重点须在以往研究基础上进行调整。文章从航天器总体角度,对新型航天器抗辐射加固技术的研究重点进行探讨。 展开更多
关键词 航天器 抗辐射加固 空间辐射环境 单粒子效应 充放电效应 位移损伤
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空间光通信中EDFA的抗辐射技术的研究 被引量:12
8
作者 王岩 李洪祚 郝子强 《激光与光电子学进展》 CSCD 北大核心 2013年第7期13-21,共9页
随着通信技术的不断发展和世界各国对空间领域的高度重视,空间光通信技术已经成为全世界的研究热点之一。目前地面光通信的发展十分迅速,放大技术中的各种难点都已经取得重大突破,特别是基于光纤放大器的技术应用已十分广泛,技术也十分... 随着通信技术的不断发展和世界各国对空间领域的高度重视,空间光通信技术已经成为全世界的研究热点之一。目前地面光通信的发展十分迅速,放大技术中的各种难点都已经取得重大突破,特别是基于光纤放大器的技术应用已十分广泛,技术也十分成熟。由于光纤类器件对空间的辐射环境十分敏感,要想采用地面已非常成熟的外调制技术,就必须考虑外调制技术中的核心器件掺铒光纤放大器(EDFA)在空间环境中应用的可行性并分析相应的抗辐射技术。首先分析了空间的辐射环境,并对其对EDFA性能的影响进行了理论分析,提出了采用包括退色心抗辐射技术、预辐射和载氢抗辐射技术和光纤制作工艺的抗辐射技术在内的办法来有效提高EDFA系统空间抗辐射的性能,为EDFA在空间光通信领域的应用提供了理论基础。实验研究表明,采用上述抗辐射方法,理论上可以给1550nm的掺铒光纤(EDF)大约减少0.8dB/km的辐射衰减量。 展开更多
关键词 光纤光学 空间环境 掺铒光纤放大器 抗辐射
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用于空间辐射环境探测的金刚石探测器研究综述 被引量:10
9
作者 王仕发 李丹明 +4 位作者 肖玉华 杨震春 李居平 郝剑 杨长青 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第9期1459-1468,共10页
空间辐射环境探测可减轻或避免辐射环境对航天器和宇航员的危害,已成为近年来各航天大国研究空间环境的热点。对空间辐射环境进行探测的探测器较多,包括气体探测器、闪烁体探测器和半导体探测器,半导体探测器具有能量分辨率高、探测效... 空间辐射环境探测可减轻或避免辐射环境对航天器和宇航员的危害,已成为近年来各航天大国研究空间环境的热点。对空间辐射环境进行探测的探测器较多,包括气体探测器、闪烁体探测器和半导体探测器,半导体探测器具有能量分辨率高、探测效率高等优点,已逐渐取代其他两种探测器。金刚石辐射探测器是半导体探测器的一种,具有探测精度高、耐候性好、无需制冷、寿命长以及抗辐射能力强等优点,特别适合长周期、强辐射的深空探测。同时,金刚石禁带宽度大,不响应可见光,可实现日盲观测,已被欧洲空间局(ESA)用于太阳紫外辐射探测。俄罗斯工业技术中心在多种粒子复合探测方面正在研制宇宙射线光谱仪,尽管探测能区集中在中高能,但该光谱仪可实现电子、质子和重粒子的复合探测。基于目前金刚石辐射探测器在单粒子辐射探测中的应用及空间复杂的多种粒子辐射环境,我国的空间辐射环境探测研究应通过设计基于多层金刚石膜的单粒子辐射探测器来提高探测器的能量分辨率,再构建探测器矩阵进行多种粒子复合探测,将人工神经网络算法引入数据处理过程,以拓展探测范围到低能区,实现全能量范围粒子的探测,从而为开展金刚石探测器在空间站、深空辐射环境探测等领域的应用探索奠定基础。 展开更多
关键词 空间辐射环境 能量分辨率 金刚石探测器 耐候性 深空探测 人工神经网络 多种粒子
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基于COTS的空间信息处理系统单粒子闭锁保护技术实现 被引量:9
10
作者 李毅 李瑞 +2 位作者 黄影 刘东 张春元 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第5期1283-1287,共5页
空间信息处理系统是用于宇航领域的嵌入式星载计算机系统,必须考虑到太空辐射问题的影响,应具有抗辐射的功能。在对太空辐射环境分析的基础上,重点针对单粒子闭锁(SEL)辐射效应研究了在商用现货(COTS)技术下小卫星的空间信息处理系统的... 空间信息处理系统是用于宇航领域的嵌入式星载计算机系统,必须考虑到太空辐射问题的影响,应具有抗辐射的功能。在对太空辐射环境分析的基础上,重点针对单粒子闭锁(SEL)辐射效应研究了在商用现货(COTS)技术下小卫星的空间信息处理系统的抗辐射设计,给出了一种基于过流监测思路的COTS技术下抗SEL保护电路,并据此设计了在双机系统结构中的抗SEL解决方案。该方案将抗SEL保护电路分散到空间信息处理系统的各需要部分,构成网状实现了对SEL的分散监控保护和集中控制解决。本方案在某航天器空间信息处理系统中进行了原型实现,系统运行稳定、可靠。 展开更多
关键词 空间信息处理系统 空间辐射环境 COTS SEL 双机系统
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空间辐射生物学研究进展 被引量:8
11
作者 李文建 党秉荣 +4 位作者 王转子 魏巍 荆西刚 王弼乾 张斌团 《原子核物理评论》 CAS CSCD 北大核心 2010年第2期206-211,共6页
空间电离辐射尤其是高能带电粒子辐射可造成生物机体的严重损伤,是载人航天飞行的关键性限制因素之一。研究表明,带电粒子的生物学效应与其性质、剂量以及不同生物学终点有关;此外,微重力环境可能会影响空间辐射生物学效应。从多年来的... 空间电离辐射尤其是高能带电粒子辐射可造成生物机体的严重损伤,是载人航天飞行的关键性限制因素之一。研究表明,带电粒子的生物学效应与其性质、剂量以及不同生物学终点有关;此外,微重力环境可能会影响空间辐射生物学效应。从多年来的空间搭载实验研究和地基模拟实验研究两个方面,综述了空间辐射的生物损伤效应及其与微重力环境复合作用的生物效应。 展开更多
关键词 空间辐射 微重力环境 高能重离子 辐射生物效应
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空间辐射效应 被引量:4
12
作者 李世清 鄢和平 《核物理动态》 CSCD 1995年第3期40-42,共3页
本文简要介绍近地空间辐射环境及其对飞行器材料、电子器件的影响.还扼要介绍了空间辐照效应的研究动态.
关键词 空间辐射环境 辐照损伤 飞行器材料 电子器件
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空间辐照环境对光学材料作用效应的模拟研究 被引量:3
13
作者 刘海 何世禹 +1 位作者 刘金城 王怀义 《光学技术》 CAS CSCD 2002年第1期44-46,43,共4页
介绍了对材料有重要影响的空间辐照环境 ,并利用地面模拟设备对某些遥感光学材料在空间辐照环境下的行为进行研究。结果表明 ,以质子、电子和太阳紫外线为代表的空间辐照环境在光学材料中产生表面剥蚀、着色、诱发表面污染和充放电等效... 介绍了对材料有重要影响的空间辐照环境 ,并利用地面模拟设备对某些遥感光学材料在空间辐照环境下的行为进行研究。结果表明 ,以质子、电子和太阳紫外线为代表的空间辐照环境在光学材料中产生表面剥蚀、着色、诱发表面污染和充放电等效应 。 展开更多
关键词 空间辐照环境 光学材料 作用效应 模拟
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航天器空间辐射效应分析技术现状与思考 被引量:5
14
作者 王会斌 呼延奇 +1 位作者 郑悦 王华 《航天器环境工程》 北大核心 2022年第4期427-435,共9页
文章梳理了面向航天器总体设计的空间辐射效应分析技术现状,重点归纳了航天器空间辐射效应分析中需关注的总剂量效应、位移损伤效应、单粒子效应分析的要素、分析方法及软件工具,并结合近年来国际上空间辐射环境模型的最新进展,就辐射... 文章梳理了面向航天器总体设计的空间辐射效应分析技术现状,重点归纳了航天器空间辐射效应分析中需关注的总剂量效应、位移损伤效应、单粒子效应分析的要素、分析方法及软件工具,并结合近年来国际上空间辐射环境模型的最新进展,就辐射环境动态变化认知、在轨辐射风险表征、陌生轨道区域辐射环境影响分析等方面提出国内空间辐射效应分析技术的不足及后续发展建议。 展开更多
关键词 空间辐射环境 辐射环境模型 总剂量效应 位移损伤效应 单粒子效应
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空间辐照环境及红外光子探测器的辐照效应 被引量:4
15
作者 廖毅 《红外》 CAS 2006年第5期1-6,共6页
红外探测器技术在20世纪获得了巨大的发展,其在空间遥感领域的应用也越来越广。外层空间中存在着各种辐射,这就给红外探测器提出了抗辐射要求。本文首先总结了当前对空间辐照环境的认识,其中包括宇宙射线、地球辐射带、太阳粒子事件、... 红外探测器技术在20世纪获得了巨大的发展,其在空间遥感领域的应用也越来越广。外层空间中存在着各种辐射,这就给红外探测器提出了抗辐射要求。本文首先总结了当前对空间辐照环境的认识,其中包括宇宙射线、地球辐射带、太阳粒子事件、大气中的次级成分、太空飞行器内部的次级成分,然后按照时间顺序对当前器件辐照效应的研究现状进行了综述。 展开更多
关键词 空间辐照环境 红外探测器 辐照效应 HGCDTE
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典型卫星轨道辐射环境及在轨软错误率预计模型分析 被引量:5
16
作者 张战刚 雷志锋 恩云飞 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第9期207-213,共7页
使用最新版本的Space Radiation 7.0软件对典型卫星轨道(包括地球同步轨道、中地轨道和低地轨道)的空间辐射环境进行提取和计算,分析不同空间天气和屏蔽条件下的轨道离子通量-能量谱和通量-线性能量沉积(LET)谱特点。以一款SOI SRAM为例... 使用最新版本的Space Radiation 7.0软件对典型卫星轨道(包括地球同步轨道、中地轨道和低地轨道)的空间辐射环境进行提取和计算,分析不同空间天气和屏蔽条件下的轨道离子通量-能量谱和通量-线性能量沉积(LET)谱特点。以一款SOI SRAM为例,结合地面加速器重离子试验获得的单粒子翻转截面-LET值关系曲线,预计该器件的在轨软错误率(SER),并分析关键参数对预计结果的影响规律和内在机理。结果表明,使用Space Radiation软件的四种输入模式获得的预计结果可相差5倍左右;灵敏区厚度的增大导致在轨SER降低数个数量级,原因为灵敏区厚度的设置与灵敏区平均投影面积和符合条件的空间离子通量的大小直接相关;漏斗长度的大小对预计结果有一定的影响。最后,对SER预计模型的适用性和发展趋势进行了讨论。 展开更多
关键词 空间辐射环境 软错误率 单粒子效应
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65nm工艺SRAM低能质子单粒子翻转错误率预估 被引量:5
17
作者 何安林 郭刚 +2 位作者 沈东军 刘建成 史淑廷 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第2期366-372,共7页
质子单粒子效应是纳米工艺集成电路空间应用面临的主要辐射问题之一。本文开展了一款商业级65 nm工艺4 M×18 bit随机静态存储器(SRAM)质子单粒子翻转实验研究。针对地球同步轨道、低地球轨道,使用Space Radiation 7.0程序,预估了... 质子单粒子效应是纳米工艺集成电路空间应用面临的主要辐射问题之一。本文开展了一款商业级65 nm工艺4 M×18 bit随机静态存储器(SRAM)质子单粒子翻转实验研究。针对地球同步轨道、低地球轨道,使用Space Radiation 7.0程序,预估了低能质子、高能质子和重离子引起的错误率。错误率预估分析结果表明,不同轨道及环境模型下低能质子错误率占总错误率的比例范围为1%~86%,其中太阳质子事件、地球俘获带等环境模型中低能质子单粒子翻转引起的错误率占主导,建议空间应用的元器件对低能质子不敏感。 展开更多
关键词 质子单粒子翻转 空间辐射环境 错误率预估
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先进制程芯片在轨飞行验证通用系统设计
18
作者 王红霞 刘鸿瑾 +8 位作者 张绍林 李宾 徐建 马远航 于薇薇 付宝玲 刘迎辉 邓峥 张雷浩 《航天器环境工程》 CSCD 北大核心 2023年第6期650-656,共7页
中国空间站的建立为国产先进制程芯片提供了真实的在轨飞行验证条件。为实现不同种类、不同型号国产先进制程电子元器件在空间辐射环境中的验证,设计了一种通用的在轨飞行验证系统。系统采用“主控单元+试验单元”的平台架构,运用在轨... 中国空间站的建立为国产先进制程芯片提供了真实的在轨飞行验证条件。为实现不同种类、不同型号国产先进制程电子元器件在空间辐射环境中的验证,设计了一种通用的在轨飞行验证系统。系统采用“主控单元+试验单元”的平台架构,运用在轨可更换模块和可重构的系统设计,支持航天员定期在轨更换试验模块以完成验证任务的在轨升级。文中给出系统的硬件设计、软件数据管理机制以及在轨飞行验证结果。结果表明,该系统设计有效,成功完成了16 nm FinFET、28 nm亿门级FPGA、高速DAC等10类20余款国产先进制程芯片的在轨工作监测,可为国产先进制程芯片空间适用性研究提供参考。 展开更多
关键词 先进制程芯片 空间辐射环境 空间适用性 在轨飞行验证 系统设计
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空间辐射下卫星光通信系统半导体激光器的可靠性估计 被引量:4
19
作者 刘韵 赵尚弘 +2 位作者 杨生胜 李勇军 强若馨 《激光与光电子学进展》 CSCD 北大核心 2014年第5期117-121,共5页
基于空间辐射和器件辐射效应的特点,选取正态分布对辐射的剂量率和单位辐射剂量造成的性能退化量进行描述,得到了卫星光通信系统中半导体激光器的可靠度函数。进而以高轨空间辐射条件为背景,对器件的性能退化量进行了模拟,在模拟数据的... 基于空间辐射和器件辐射效应的特点,选取正态分布对辐射的剂量率和单位辐射剂量造成的性能退化量进行描述,得到了卫星光通信系统中半导体激光器的可靠度函数。进而以高轨空间辐射条件为背景,对器件的性能退化量进行了模拟,在模拟数据的基础上利用最大似然估计法计算性能退化量的分布函数,得到了器件的可靠度曲线以及平均寿命。最后分析了减少测试时间,以较少的样本数量进行估计的可行性。 展开更多
关键词 激光器 半导体激光器 空间辐射环境 性能退化 可靠性 正态分布
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空间CCD图像传感器辐射损伤评估方法 被引量:1
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作者 高欣 杨生胜 +1 位作者 冯展祖 张雷 《航天器环境工程》 2013年第6期596-601,共6页
CCD图像传感器作为高灵敏度光电集成部件,易受空间辐射的影响而发生性能退化和工作异常。开展其辐射效应评价研究并制定相应的防护对策,是保证其在空间可靠应用的前提。文章通过地面模拟试验和辐射屏蔽计算,对空间用CCD图像传感器电离... CCD图像传感器作为高灵敏度光电集成部件,易受空间辐射的影响而发生性能退化和工作异常。开展其辐射效应评价研究并制定相应的防护对策,是保证其在空间可靠应用的前提。文章通过地面模拟试验和辐射屏蔽计算,对空间用CCD图像传感器电离辐射损伤与位移损伤效应开展评估方法研究,为CCD抗辐射加固设计与地面评估试验提供参考。该方法也可用于其他光电器件和材料辐射效应评价。 展开更多
关键词 电荷耦合器件(CCD) 空间辐射环境 辐射效应 电离总剂量 位移损伤剂量 辐射屏蔽 CCD(charge-coupled device)
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