О создании в Томске стенда на базе циклотрона для испытаний электронных комплектующих изделий на стойкость к воздействию тяжелых заряженных частиц космического пространства Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

Инновации в информационно-аналитических системах: сб. научн. трудов. Вып. 6 -Курск: Науком, 2013. - 96 с., ил. ISBN 978-5-4297-0010-6

УДК 621.384.633

Арчаков В.Г., Головков В.М., Максимов И.А.

О СОЗДАНИИ В ТОМСКЕ СТЕНДА НА БАЗЕ ЦИКЛОТРОНА

ДЛЯ ИСПЫТАНИЙ

ЭЛЕКТРОННЫХ КОМПЛЕКТУЮЩИХ ИЗДЕЛИЙ НА СТОЙКОСТЬ К ВОЗДЕЙСТВИЮ ТЯЖЕЛЫХ ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ КОСМИЧЕСКОГО ПРОСТРАНСТВА

Определен состав стенда на базе циклотрона для испытаний электронных комплектующих изделий на стойкость к воздействию тяжелых заряженных частиц космического пространства. Представлены технические требования к циклотрону.

Ключевые слова: стенд, циклотрон, радиационная стойкость.

Archakov V.G., Golovkov V.M., Maksimov I.A.

About creation in Tomsk of a stand based on the cyclotron for testing electronic components resistance space heavy charged

particles

The composition of the stand based on the cyclotron for testing electronic components resistance to the action of heavy charged particles of cosmic space is defined. The technical requirements for cyclotron are presented.

Keywords: stand cyclotron radiation resistance.

Одним из главных факторов, ограничивающих срок активного существования космических аппаратов, является воздействие естественных ионизирующих излучений космического пространства.

85

Инновации в информационно-аналитических системах: сб. научн. трудов. Вып. 6 -Курск: Науком, 2013. - 96 с., ил. ISBN 978-5-4297-0010-6

Воздействие даже одиночной частицы способно не только вызвать сбой, но и вызвать фатальный отказ работы аппаратуры космических аппаратов (КА).

Как показывает анализ, воздействие тяжелых заряженных частиц (ТЗЧ) вызывает от 25 до 35 % отказов электронных комплектующих изделий бортовой аппаратуры КА.

К сожалению, отечественная промышленность не выпускает сертифицированные электронной компонентной базы (ЭКБ) для космического применения, аналогичные иностранным компонентам уровня "Space”.

Основная причина в том, что испытания комплектующих в зарубежных центрах стоит очень дорого, а в России не хватает испытательных стендов, для того чтобы обеспечить полный контроль всех комплектующих изделий на стойкость к действию ТЗЧ.

В Томске в составе ОАО « НПЦ «Полюс» аккредитована испытательная лаборатории для проведения сертификационных испытаний электронной компонентной базы отечественного и иностранного производства в области испытаний на воздействие ионизирующего излучения согласно ГОСТ В 20.57.405, ГОСТ РВ20.57.415, ОСТ 34.1034.2003, РД В 319.02.03, РД В 319.03.31, РД В 319.03.37 ( аттестат аккредитации в системе «Военэлектронсерт» № СВС.01.622.0099.09, действителен до 14.12.2012 г.), а также по международным стандартам ESA\SCC №21500 (Со-60) и ESA\SCC № 22900 (общая доза).

С точки зрения ведущих предприятий Роскосмоса, а именно ОАО «Информационные спутниковые системы» имени академика М.Ф. Решетнева» и ОАО « НПЦ «Полюс» целесообразно на базе этой лаборатории и научно-экспериментальной базы Томского политехнического университета в области ядерной физики создать испытательный стенд для испытаний ЭКБ на воздействие ТЗЧ, который был бы ориентирован на нужды предприятий восточной части России.

Этот стенд позволит определять радиационную стойкость изделий ЭКБ ко всем известным видам одиночных эффектов воздействия тяжелых заряженных частиц в соответствии с отечественными и зарубежными стандартами. И кроме того проводить такие испытания, которые невозможно провести на стендах удаленных от

86

Инновации в информационно-аналитических системах: сб. научн. трудов. Вып. 6 -Курск: Науком, 2013. - 96 с., ил. ISBN 978-5-4297-0010-6

разработчиков аппаратуры КА, а именно испытания воздействия ТЗЧ на ЭКБ в режиме их функционирования в аппаратуре.

Проработка проекта создания такого стенда с ведущим предприятием России по производству ускорителей заряженных частиц НПК ЛУЦ ФГУП «НИИ ЭФА им. Д.В. Ефремова» показала, что для получения необходимого спектра многозарядных тяжелых ионов с требуемой энергией требуется разработать специализированный циклотрон со следующими параметрами:

Диаметр полюса, см Средняя индукция магнитного поля, Тл Периодичность магнитной структуры Угловая протяженность сектора, град. Соотношение «холм»/»долина», мм/мм Рабочая частота ВЧ - генератора, МГ ц Рабочая гармоника ВЧ напряжения Угловая протяженность дуанта, град. Источник ионов Ускоряемые ионы

Внешняя инжекция

Энергия ускоренных ионов, не менее,

МэВ/нуклон

Ток ускоренных ионов, не менее, нА Система выпуска

200

1,9

4

45

30/150

20-21

4

2х42

ECR

22Ne4+, 4cAr7+, 84Kr14+, 129Xe23+

спиральный инфлектор 3,6

100

электростатический дефлектор + фокусирующий магнитный канал

Пробег ионов с энергией 3,6 МэВ в кремнии - не менее 40 мкм, что соответствует требованиям мировых и российских стандартов к пучкам ионов для испытаний изделий ЭКБ на воздействие ТЗЧ.

Испытательный стенд будет размещен в имеющихся радиа-ционно- и электромагнитно защищенных помещениях ТПУ общей площадью 240 м2. Эскизный проект ускорителя тяжелых ионов может быть разработан в течение полугода, а сам ускоритель, оснащенный необходимыми испытательными камерами и приборами для тестирования ЭКБ ввести в эксплуатацию в течение примерно двух лет.

87