ОСТ 134-1034-2003. Аппаратура, приборы, устройства и оборудование космических аппаратов. Методы испытаний и оценки стойкости бортовой радиоэлектронной аппаратуры космических аппаратов к воздействию электронного и протонного излучений космического пространства по дозовым эффектам (79498)

OCT 134-1034-2003

ЭНЗЕМі <

ОТРАСЛЕВОЙ СТАНДАРТ

АППАРАТУРА, ПРИБОРЫ, УСТРОЙСТВА И ОБОРУДОВАНИЕ
КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТОВ.

Методы испытаний и оценки стойкости бортовой радиоэлектронной аппаратуры космических аппаратов к воздействию электронною и протонного излучений космического пространства по дозовым эффектам

Всего страниц 43

—— *- —⁷—=* —

Z OSD O6~ <■/

</ /

Российское авиациоЕпю-космическос агентство

Предисловие

L РАЗРАБОТАН ФГУП «ЦНИИ машиностроения», 4ЦНИИ МО РФ. 22ЦНИИИ МО РФ, НИИ приборов Минатома России

2. УТВЕРЖДЕН ЦКБС ФГУП «ЦНИИ машиностроения»

3. ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ информационным указателем отраслевых НДС, утвержденных во II квартале 2003 г.

4. РАЗРАБОТАН ВПЕРВЫЕ

ЗАРЕГИС ТРИРОВАН В ЦКБС ФГУП «ЦНИИ машиностроения!» 02.07.2003 за № 18719Содержание

1. Область применения. 1

2. Нормативные ссылки 2

3. Сокращения и обозначения 2

4. Общие положения 3

5. Методы испытаний РЭ А на ускорителях электронов и протонов, учитывающие неравномерность поглощения энергии частиц по глубине аппаратуры 6

6. Методы испытаний РЭА на установках гамма - и нейтронного излучений 14

7. Методы оценки стойкости РЭА с учетом особенностей длительного действия низко интенсивных излучений .... 17

8. Приложение А Методика расчетной оценки стойкости аппаратуры 24

9. Приложение Б Методика определения числа и значений моноэнергий электронов и протонов и их потоков с целью моделирования спек тров этих частиц при испытаниях аппаратуры на соответствие условиям се эксплуатации 31

10. Приложение В Удельные поглощенные дозы электронов и протонов в ионизационных и структурных процессах 35

11. Приложение Г Удельные поглощенные дозы электронов и протонов типовых спектров ио структурным и ионизационным эффектам 37

Приложение Д Библиография 38

ОТРАСЛЕВОЙ СТАНДАРТ

АППАРАТУРА, ПРИБОРЫ, УСТРОЙСТВА И ОБОРУДОВАНИЕ
КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТОВ.

Методы испытаний и оценки стойкости бортовой радиоэлектронной аппаратуры космических аппаратов к воздействию электронного и протонного излучений космического пространства по дозовым эффектам

Дата введения С с с -А ■ ^{L J} '

1 Область применения

Отраслевой стандарт распространяется на бортовую радиоэлектронную аппаратуру, приборы и оборудование космических аппаратов (аппаратура класса 5 по ГОСТ’ РВ 20. 39, 305-98) и устанавливает методы испытаний радиоэлектронной аппаратуры космических аппаратов с учетом неравномерности поглощения энергии ионизирующих излучений космического пространства по глубине аппаратурЕ*], замены испытаний на воздействие заек тронов и протонов ис! Наталиям и на воздействие гамма- и нейтронного излучений и особенностей длительного действия низкоинтенсивных ионизирующих излучений.

Стандарт разливает и дополняет основные положения и требования ГОСТ РВ 20,57.308-98 в части методов испытаний и оценкиOCT 134-1034-2003

стойкости бортовой радиоэлектронной аппаратуры, приборов и оборудования космических аппаратов к воздействию ионизирующих излучений космического пространства по дозовым (необратимым парамезрическим) эффектам и используется совместно с этим стандартом

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использовашя ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ РВ 20.39 305-98

ГОСТ РВ 20.57.308-98

3 Сокращения и обозначения

I ермнпология, применяемая б настоящем стандарте, соответствует терминологии, принятой в ГОСТ РВ 20.39305 и ГОСТ РВ 20.57308.

В настоящем стандарте применяют следующие сокращения:

ИИ ионизирующие излучения

КП - космическое пространство

ЭРИ электрорадиоизделия

KA - космический аппарат

КМОП -комплементарные металл- окисел -полупроводник

РЭА - радиоэлектронная аппаратура

МУ - моделирующая установка

ЯР - ядерний реактор

ТУ - технические условия

ТЗ - техническое задание

ТТЗ - тактико - техническое задание

МОП - металл окисел- полупроводник

ИС - интегральная схема

4 Общие положения

• последовательным действием нескольких пучков заряженных частиц с различными энергиями и плотностями потоков, суммарно создающими профиль поглощенной энергии частин по глубине аппаратуры, близкий реальным условиям;

испытаниями составных частей аппаратуры (наименее стойких блоков, узлов) на воздействие моиоэнергетичных заряженных частиц с использованием методов облучения, позволяющих создать в месіє расположения критичных к воздействию ИИ КП комплектующих ЭРИ (ЭРИ, имеющих в данной конструкции КА наименьший коэффициентзапаса no радиационной стойкости, далее по тексту - критичные ЭРИ) поглощенные дозы, соответствующие реальным условиям эксплуатации (расчетным значениям),

При таком моделировании требования к РЭА КА в виде потоков электронов и протонов КП и их спектрально-энергетических характеристик пересчитывают в дозы, поглощенные в процессах ионизации и структурных повреждений. Расчет поглощенных доз осуществляют по материалу активных областей критичных ЭРИ Таким образом, получают требования к РЭА КА по стойкости к воздействию ИИ КП, выраженные в поглощенных дозах. Затем для конкретных МУ (с их спектрально-энергетическими характеристиками) вычисляют поток нейтронов (моделирует структурные повреждения воздействия прото но і?) и экспозиционную дозу гамма-излучения, при воздействии которых на РЭА поглощаются ионизационная и структурная дозы, числсчшо равные указанным выше соответствующим поглощенным дозам от электронного и протонного излучений. Экспозиционная доза гамма-излучения должна определяться с учетом ионизирующего действия нейтронов и вклада сопутствующего гамма-излучения при испытаниях на ядерном реакторе.

В качестве источников гамма- и нейтронного излучений для проведения таких испытаний используются любые аттестованные МУ — статические гамма - установки и импульсные ЯР.OCT 134-1034-2003

• облучением блоков, узлов или ЭРИ при высоких (>10 раде') мощностях доз излучений с последующим изотермическим отжигом или облучением при повышенной температуре окружающей среды;

• использованием коэффициентов отличий уровней стойкости ЭРИ при высоких и низких мощностях доз излучений [4],

Эти методы исключают возможность пропуска РЭА, не отвечающей заданным требованиям,

По аппаратуре, выполненной на отечественных ЭРИ, испытают только те составные части, уровни стойкости которых по результатам расчетной оценки (по ТУ или по официальным справочным данным на ЭРИ), не обеспечивают заданного в ТЗ коэффициента запаса по расчетной оценке радиационной стойкости. Этот коэффициент (далее по тексту - коэффициент запаса по радиационной стойкости) является критерием проведения испытаний. Вместо составных частей аппаратуры допускается проводить испытания ограничивающих их стойкость ЭРИ из партии изделий, из которой будет комплектоваться аппаратура, в электрических режимах работы и при допустимых изменениях параметров изделий в данной аппаратуре. Испытания указанных составных частей аппаратуры или ЭРИ повторяются каждый раз, когда в очередном образце аппаратуры используются изделия из новой партии.

Составные части аппаратуры, в которых применены чувствительные к воздействию ИИ КП ЭРИ импортного производства ( в частности, изделияOCT 134-1034-2003 микроэлектроники и изделия оптоэлектроники), в сертификатах на поставку которых отсутствуют данные по радиационной стойкости, испытывают все.

Вместо составных частей аппаратуры допускается' проводить испытания чувствительных к воздействию ИИ КП ЭРИ импортного производства, входящих в их комплектацию. Испытания составных частей аппаратуры или отдельных типов ЭРИ импортного производства повторяют каждый раз, когда в очередном образце аппаратуры используются изделия из новой партии.

ЭРИ, как отечественного, так и импортного производства, в сертификатах на поставленную партию которых имеются данные по радиационной стойкости, обеспечивающие заданные требования, можно не испытывать.

(J) Idipb . U&6. SЬ/ (Р-7^^ gЗначение коэффициента запаса по радиационной стойкости аппаратуры к воздействию ИИ КП устанавливают не менее трех.

Расчетную оценку стойкости РЭ А рекомендуется проводить по методике, изложенной в Приложении А.

При расчетной оценке стойкости РЭА проводят расчет локальных радиационных условий эксплуатации каждой составной части РЭА. Эти условия рассчитывают в виде поглощенных доз электронов (De, рад) и протонов (Dp, рад) по кремнию. Локальные поглощенные дозы при оценке соответствия аппаратуры заданным требованиям выступают в виде частных требований для ее соответствующих составных частей. Для составных частей, которые должны быть испытаны с учетом неравномерности поглощения энергии частиц по глубине, в состав локальных радиационных условий, помимо поглощенных доз, должны входить спектры заряженных частиц

5 Методы испытаний РЭА на ускорителях электронов и протонов, учитывающие неравномерность поглощения энергии частиц по глубине аппаратуры

Устанавливают плоскости» испытываемого блока, на которую падает наибольший поток заряженных частиц.Если расчет локальных радиационных условий производится с использованием методики, рекомендованной в [1], эту плоскость блока определяют из результатов расчета.

удельного веса блока (удельная плотность упаковки блока) определяют по формуле

Рбл=т_бЛбп.

где m-масса блока (в граммах);

v_6i1-объем блока, см³.

Массу блока определяют без учета массы его корпуса.

Из массы блока необходимо также вычесть массу тяжелых металлических радиодеталей (например, трансформаторы, дроссели и т.п.).

Расчет профиля энерговыделения рекомендуется проводить с использованием программ для ЭВМ, основанных на численном моделировании переноса электронов и протонов.

Необходимые для расчета профиля поі лощенной дозы спектры электронов и протонов определяют в процессе расчета локальных радиационных условий [1], либо выбираю] из состава типовых, установленных в ГОСТ РВ 20,39.305.

Выбирают число и значения молоэиергий электронов и протонов и определяют значения их потоков (Ф_с|(Е_е_), O|,.(F:_r)l)), последовательное облучение которыми позволит адекватно смоделировать профилиOCT 134-1034-2003 поглощенной дозы заряженных частиц по глубине испытываемого блока, особенно в сечениях, в которых расположены критичные ЭРИ. Минимальное число моноэнергий заряженных частиц определяют исходя из требуемой точности моделирования профиля поглощенной дозы (точность моделирования рекомендуется устанавливать соответствующей точности дозиметрии заряженных частиц при испытаниях аппаратуры). Главное условие выбора числа моноэнергий электронов и протонов и значений их потоков состоит в том, чтобы профиль интегральной поглощенной дозы, создаваемый совокупностью последовательных облучений моноэнергетичными заряженными частицами, в пределах требуемой точности моделирования был выше профиля, создаваемого прохождением частиц соответствующего спектра, рассчитанного в 5.1.2.

Методика определения числа и значений моноэнергий электронов и протонов и их потоков с целью моделирования спектров этих частиц при испытаниях аппаратуры на соответствие условиям ее эксплуатации приведена в приложении Б.

(5.2)

Ф"”₃₁(ЕЛ=Фр|(Е_р)(1ЛУ'. (5.3)

где 5_С, бр- погрешности дозиметрии заряженных частиц.

Проводят последовательное облучение блока (узла) электронами с энергиями Е_с„ начиная с минимальной, потоками, соответствующими нормам испытаний Ф^Ш1_С1. После облучения проводят измерение требуемых параметров блока. Если значения параметров блока находятся в пределах норм ТУ, то считают, что блок выдержал испытания на воздействие электронов, и проводят облучение протонами, аналогичнооблучению электронами.

После облучения протонами проводят измерение требуемых параметров блока Если блок выдержал эти испытания, проводят испытания на воздействие механических и климатических факторов в соответствии с требованиями ГОСТ РВ 20.57.308. Блок, выдержавший указанные испытания, считается соответствующим требованиям гю стойкости к воздействию ИИ КН по необратимым параметрическим эффектам.