Способ поблочных испытаний радиоэлектронной аппаратуры на стойкость к воздействию импульсного гамма-излучения на моделирующих установках Российский патент 2022 года по МПК G21K5/00 

Описание патента на изобретение RU2783978C1

Изобретение относится к области электротехники, в частности к испытаниям радиоэлектронной аппаратуры (РЭА) на стойкость к воздействию импульсного гамма-излучения (ИГИ).

Моделирующие установки (МУ) являются источниками ИГИ, имеющими единую (близкую) физическую природу и характеристики с радиационными факторами, воздействующими в реальных условиях эксплуатации.

Требования по стойкости предъявляются к образцам вооружения и военной техники (ОВВТ) в целом или к его бортовой РЭА, как наиболее чувствительному элементу. РЭА ОВВТ представляет собой агрегированные, многоблочные взаимосвязанные системы. Размеры зон облучения МУ, как правило, не позволяют облучить целиком всю РЭА ОВВТ одновременно. В таких обстоятельствах нормативные документы (НД) в области радиационных испытаний предписывают проводить испытания РЭА поблочно с учетом характера реакций составных частей [1, 2]. Поблочные испытания РЭА должны проводиться в условиях, максимально близко отражающих полномасштабное воздействие ИГИ на весь комплекс РЭА. Поэтому при поблочных испытаниях имитируется радиационная реакция подключенных блоков, которые не помещаются в зону облучения МУ, например источника вторичного электропитания (ИВЭП).

Среди большой номенклатуры блоков РЭА ОВВТ ИВЭП имеют важное значение - от его работы зависит функционирование всех блоков РЭА в составе ОВВТ. Известно, что от величины напряжения питания зависят уровни стойкости РЭА при воздействии ИГИ, определяемые по различным критериям потери работоспособности. Так, при уменьшении напряжения питания вероятность возникновения логических сбоев и потери информации РЭА увеличивается, а вероятность возникновения катастрофических отказов (радиационное защелкивание, пробой p-n-переходов и т.д.) уменьшается [3-6]. Радиационная реакция ИВЭП при воздействии ИГИ, как правило, заключается в изменении амплитудно-временной характеристики (АВХ) выходного напряжения [7-9], а его радиационная стойкость определяется амплитудой AU и длительностью τ этого изменения.

Известен способ испытаний ИВЭП РЭА на стойкость к воздействию ИГИ на моделирующих установках [10], основанный на облучении ИВЭП совместно с малогабаритными моделями, имеющими радиационную электрическую проводимость, близкую к радиационной электрической проводимости блоков РЭА, для питания которых он предназначен. Однако этот способ не может быть применим при испытаниях блоков РЭА другого функционального назначения.

Наиболее близкое техническое решение предложено в способе испытаний РЭА на стойкость к воздействию ИГИ - прототипе предлагаемого изобретения, где блоки РЭА из состава ОВВТ поочередно размещают в зоне облучения, соединяют линиями передачи с задающими режим работы устройствами, контрольно-измерительной и регистрирующей аппаратурой, размещенной вне зоны облучения. При необходимости предусматривают возможность соединения испытываемых составных частей с устройствами, находящимися вне зоны облучения и имитирующими входные сигналы. При этом облучению подвергается каждый блок отдельно, а радиационную реакцию ИВЭП получают при его испытаниях с эквивалентом нагрузки [11-14]. Уровень стойкости РЭА в целом определяется по наименьшему уровню стойкости одного из блоков [1]. Однако в реальных условиях эксплуатации ИГИ воздействует на РЭА в целом, что приводит к ее функционированию при изменяющейся АВХ напряжения питания, в которой можно выделить две части: квазиноминальное напряжение на выходе ИВЭП в момент действия ИГИ и импульсное снижение напряжения питания на длительность τ, что является следствием радиационной реакции ИВЭП. При этом динамика импульсного снижения напряжения питания, полученная при испытаниях ИВЭП с эквивалентом нагрузки, опережает на Δτ аналогичную динамику, существующую при облучении всей РЭА в целом. Величина Δτ неизвестна и уникальна для каждой системы РЭА, так как она может быть определена только при полномасштабном облучении всей РЭА, что невозможно при облучении на МУ, а ее значение зависит от инерционности радиационных реакций реальных блоков РЭА подключенных к ИВЭП и длины линий связи между ними. Флуктуация величины Δτ приводит к тому, что при поблочных испытаниях на МУ по способу, описанному в прототипе, не создаются наиболее критичные условия как для возникновения радиационного защелкивания и катастрофических отказов, так и сбоев, как этого требует НД [2].

Технический результат заявляемого изобретения заключается в учете влияния величины напряжения питания на вероятность возникновения радиационного защелкивания, катастрофических отказов, сбоев в РЭА. Это позволяет создать критичные режимы функционирования РЭА в соответствии с требованиями НД [2], что повышает достоверность результатов испытаний.

Технический результат достигается тем, что квазиноминальное напряжение питания, длительностью Δτ заменяют постоянным напряжением питания и проводят последовательное двухэтапное облучение блоков РЭА.

На первом этапе блоки РЭА облучают ИГИ при неизменном напряжении питания, при этом оценивают стойкость блоков РЭА по критерию возникновения радиационного защелкивания и катастрофических отказов. При стойкости блоков РЭА к воздействию ИГИ после первого этапа, проводят второй этап испытаний, на котором блоки РЭА облучают ИГИ с одновременным воспроизведением амплитудно-временной характеристики напряжения питания блоков РЭА, соответствующей радиационной реакции источника вторичного электропитания (ИВЭП) блоков РЭА при воздействии ИГИ, при этом оценивают стойкость блоков РЭА по критерию возникновения сбоев. Необходимую для воспроизведения радиационную реакцию ИВЭП блоков РЭА при воздействии ИГИ определяют при облучении ИВЭП с эквивалентом нагрузки ИГИ. При стойкости блоков РЭА к воздействию ИГИ после второго этапа делают заключение о стойкости РЭА к воздействию ИГИ в целом.

Отличительным признаком заявляемого изобретения является то, что на каждом этапе применяют собственный критерий потери работоспособности РЭА и испытания проводят в 2 этапа. На 1-м этапе испытаний ИВЭП требуемой мощности целенаправленно не облучают, напряжение питания неизменно, чем создают наиболее критичные условия испытаний по критерию радиационного защелкивания и катастрофических отказов, а на 2-м этапе одновременно с ИГИ МУ воспроизводят радиационную реакцию ИВЭП в виде импульса снижения напряжения питания требуемой длительности, чем создают наиболее критичные условия испытания по критерию логических сбоев.

Для синхронизации импульсного снижения напряжения питания блоков РЭА и воздействия ИГИ может быть использована известная электрическая схема формирователя импульса напряжения с использованием полупроводникового диода и подачи его в цепь питания [15].

На фиг. 1 представлены АВХ напряжения питания РЭА (условно) при воздействии ИГИ в зависимости от масштаба облучения системы РЭА, где: 1 - АВХ импульсного гамма-излучения; 2 - АВХ напряжения питания при облучении ИВЭП с эквивалентом нагрузки; 3 - АВХ напряжения питания РЭА при полномасштабном облучении.

На фиг. 2-а, 2-б представлены первый и второй этапы способа поблочных испытаний РЭА на стойкость к воздействию ИГИ на моделирующих установках, где: 4 - ИВЭП; 5, 6, 7 - блоки РЭА; 8 - источник ИГИ; 9 -формирователь импульса снижения напряжения питания.

Таким образом, заявляемый способ испытаний РЭА ОВВТ на стойкость к воздействию ИГИ позволяет с запасом надежности для заказчика испытаний оценить стойкость РЭА как по критерию возникновения радиационного защелкивания и катастрофических отказов, так и по критерию возникновения сбоев.

Источники информации

1. ОТТ 1.2.6-2000

2. ГОСТ РВ 20.57.308-98

3. Киргизова А.В., Яненко А.В., Кузьмин А.Д. и др. Исследования влияния информационного кода и напряжения питания на сбоеустойчивость КМОП КНС БИС ОЗУ // Радиационная стойкость электронных систем - Стойкость-2004. Научно-технический сборник - М.: МИФИ, 2004. - С. 45-46.

4. Чумаков А.И., Артамонов А.С., Гонтарь В.В. и др. Влияние электрических помех на уровень радиационного защелкивания // Радиационная стойкость электронных систем - Стойкость-1999. Научно-технический сборник - М.: МИФИ, 1999. - С.141-142.

5. Таперо К.И., Озеров А.И. Влияние температуры и напряжения питания на чувствительность к защелкиванию КМОП БИС при воздействии импульсного ионизирующего излучения // Радиационная стойкость электронных систем - Стойкость-2003. Научно-технический сборник - М.: МИФИ, 2003. - С. 39-40.

6. Егоров А.Н., Маврицкий О.Б., Пасхалов А.А. и др. Моделирование эффектов защелкивания в КМОП ИС от воздействия сфокусированного лазерного излучения // Радиационная стойкость электронных систем - Стойкость-2003. Научно-технический сборник - М.: МИФИ, 2003. - С. 101-102.

7. Зинченко В.Ф., Улимов В.Н., Ноздрин Д.А. и др. Экспериментальная оценка стойкости модуля питания СПН05-05-В-1 к действию факторов 7И6, 7И7 // Научно-технический сборник «Радиационная стойкость электронных систем - Стойкость-2005». - М.: МИФИ, 2005. - С. 25-26.

8. Герасимов В.Ф., Лось Д.С., Олухов В.М., Плоткин И.Р. Результаты исследований стойкости модулей электропитания серии «Мираж» к воздействию специальных факторов// Научно-технический сборник «Радиационная стойкость электронных систем - Стойкость-2005». - М.: МИФИ, 2005. - С. 27-28.

9. Зинченко В.Ф., Улимов В.Н., Ноздрин Д.А. и др. Экспериментальная оценка стойкости модуля питания СПН10-0512 к действию длиннопериодных излучений фактора ТУУ / Научно-технический сборник «Радиационная стойкость электронных систем - Стойкость-2005». - М.: МИФИ, 2005. - С.23-24.

10. Е.Ю. Бахматов, С.В. Вдовин, Д.В. Койнов, Г.Л. Пикапов, С.С. Улькин, М.К. Шалай «Способ испытаний источников вторичного электрического питания радиоэлектронной аппаратуры на стойкость к воздействию импульса гамма-излучения моделирующих установок». Патент РФ на изобретение №2745255 22.03.21 г.

11. Источники вторичного электропитания унифицированные в модульном исполнении. Модули серии «МДМ». Технические условия. БКЯЮ.436630.001ТУ.

12. Источники вторичного электропитания унифицированные в модульном исполнении. Модули серии «МДМ». Технические условия. БКЯЮ.436630.028ТУ.

13. Источники вторичного электропитания типа BP. Технические условия ТУ 6390-001-61704169-10.

14. Источники вторичного электропитания серии СПНК. Технические условия. КЦАЯ. 430604. 008 ТУ.

15. Степовик А.П., Блинов B.C., Осеев Ю.В., Басаргин В.Ю. «Моделирование совместного действия ВЭМИ и ионизирующего излучения на статическое ОЗУ в режиме хранения информации». VII Межотраслевая конференция по радиационной стойкости: Сборник докладов - г. Саров: ФГУП РФЯЦ-ВНИИЭФ, 2007. - 391 с. - ил. С. 67-73.

Похожие патенты RU2783978C1

название год авторы номер документа
Способ испытаний источников вторичного электрического питания радиоэлектронной аппаратуры на стойкость к воздействию импульса гамма-излучения моделирующих установок 2020
  • Бахматов Евгений Юрьевич
  • Вдовин Сергей Владимирович
  • Койнов Дмитрий Васильевич
  • Пикалов Георгий Львович
  • Улькин Сергей Станиславович
  • Шалай Максим Константинович
RU2745255C1
Способ испытаний радиоэлектронной аппаратуры на стойкость к воздействию импульса гамма-излучения 2022
  • Вдовин Сергей Владимирович
  • Бахматов Евгений Юрьевич
  • Койнов Дмитрий Васильевич
  • Пикалов Георгий Львович
  • Улькин Сергей Станиславович
RU2778744C1
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СТОЙКОСТИ ЭЛЕКТРОННЫХ КОМПОНЕНТОВ И БЛОКОВ РАДИОЭЛЕКТРОННОЙ АППАРАТУРЫ К ВОЗДЕЙСТВИЮ ИОНИЗИРУЮЩИХ ИЗЛУЧЕНИЙ 2012
  • Качемцев Александр Николаевич
  • Киселев Владимир Константинович
  • Корсакова Надежда Геннадьевна
RU2504862C1
СПОСОБ РАЗБРАКОВКИ КМОП МИКРОСХЕМ, ИЗГОТОВЛЕННЫХ НА КНД СТРУКТУРАХ, ПО СТОЙКОСТИ К РАДИАЦИОННОМУ ВОЗДЕЙСТВИЮ 2007
  • Седаков Андрей Юлиевич
  • Яшанин Игорь Борисович
  • Скобелев Алексей Владимирович
  • Согоян Армен Вагоевич
  • Давыдов Георгий Георгиевич
  • Никифоров Александр Юрьевич
  • Телец Виталий Арсеньевич
RU2364880C1
Способ определения стойкости к радиационным и температурным воздействиям наноэлектронного резонансно-туннельного диода (РТД) на основе многослойных AlGaAs (алюминий, галлий, арсеникум) полупроводниковых гетероструктур 2015
  • Мешков Сергей Анатольевич
  • Макеев Мстислав Олегович
  • Гудков Александр Григорьевич
  • Иванов Юрий Александрович
  • Иванов Антон Иванович
  • Шашурин Василий Дмитриевич
  • Синякин Владимир Юрьевич
  • Вьюгинов Владимир Николаевич
  • Добров Владимир Анатольевич
  • Усыченко Виктор Георгиевич
RU2606174C1
СПОСОБ ОТБРАКОВКИ КМОП МИКРОСХЕМ, ИЗГОТОВЛЕННЫХ НА КНД СТРУКТУРАХ, ПО СТОЙКОСТИ К РАДИАЦИОННОМУ ВОЗДЕЙСТВИЮ 2009
  • Синегубко Лев Анатольевич
  • Киселев Николай Николаевич
  • Маслов Вячеслав Викторович
  • Яшанин Игорь Борисович
  • Согоян Армен Вагоевич
  • Никифоров Александр Юрьевич
  • Давыдов Георгий Георгиевич
  • Телец Виталий Арсеньевич
RU2411527C1
Способ определения стойкости элементов конструкций или радиоэлектронного оборудования низкоорбитальных космических аппаратов к воздействию факторов космического пространства и устройство для его реализации 2022
  • Сочивко Алексей Алексеевич
  • Бобрышев Виктор Геннадьевич
  • Васюшина Анна Владимировна
  • Комяков Александр Владимирович
  • Соланов Евгений Иванович
  • Демидов Алексей Алексеевич
  • Кудашов Евгений Викторович
RU2791950C1
УСТАНОВКА ДЛЯ ИСПЫТАНИЙ НА РАДИАЦИОННУЮ СТОЙКОСТЬ 1996
  • Ермолаев С.В.
  • Громов Д.В.
  • Никифоров А.Ю.
  • Скоробогатов П.К.
  • Чумаков А.И.
RU2112990C1
СПОСОБ ИСПЫТАНИЙ НА НАДЕЖНОСТЬ ИЗДЕЛИЙ ЭЛЕКТРОННОЙ ТЕХНИКИ 1991
  • Воронцов Б.А.
  • Куликов И.В.
RU2100817C1
Способ расчетно-экспериментальной оценки радиационной стойкости интегральных схем к воздействию отдельных заряженных частиц, основанный на локальном лазерном облучении 2017
  • Чумаков Александр Иннокентьевич
  • Маврицкий Олег Борисович
  • Егоров Андрей Николаевич
  • Печенкин Александр Александрович
  • Савченков Дмитрий Владимирович
  • Новиков Александр Анатольевич
  • Васильев Алексей Леонидович
  • Яненко Андрей Викторович
RU2661556C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 783 978 C1

Реферат патента 2022 года Способ поблочных испытаний радиоэлектронной аппаратуры на стойкость к воздействию импульсного гамма-излучения на моделирующих установках

Изобретение относится к способу испытаний радиоэлектронной аппаратуры (РЭА) на стойкость к воздействию импульсного гамма-излучения (ИГИ). При осуществлении способа квазиноминальное напряжение питания длительностью Δτ заменяют постоянным напряжением питания и проводят последовательное двухэтапное облучение блоков РЭА. На первом этапе блоки РЭА облучают ИГИ при неизменном напряжении питания, причем оценивают стойкость блоков РЭА по критерию возникновения радиационного защелкивания и катастрофических отказов. В случае стойкости блоков РЭА к воздействию ИГИ после первого этапа, проводят второй этап испытаний, на котором блоки РЭА облучают ИГИ с одновременным воспроизведением амплитудно-временной характеристики напряжения питания блоков РЭА, соответствующей радиационной реакции источника вторичного электропитания (ИВЭП) блоков РЭА при воздействии ИГИ. Стойкость блоков РЭА оценивают по критерию возникновения сбоев. Необходимую для воспроизведения радиационную реакцию ИВЭП блоков РЭА при воздействии ИГИ определяют при облучении ИВЭП с эквивалентом нагрузки ИГИ. В случае стойкости блоков РЭА к воздействию ИГИ после второго этапа делают заключение о стойкости РЭА к воздействию ИГИ в целом. Техническим результатом является обеспечение запаса надежности испытаний РЭА на стойкость к воздействию ИГИ. 2 ил.

Формула изобретения RU 2 783 978 C1

Способ поблочных испытаний радиоэлектронной аппаратуры (РЭА) на стойкость к воздействию импульсного гамма-излучения (ИГИ) на моделирующих установках, основанный на поблочном облучении РЭА ИГИ и оценке ее работоспособности, отличающийся тем, что облучение каждого блока РЭА ИГИ проводят в два этапа, на первом этапе блоки РЭА облучают ИГИ при неизменном напряжении питания, при этом оценивают стойкость блоков РЭА по критерию возникновения радиационного защелкивания и катастрофических отказов, при стойкости блоков РЭА к воздействию ИГИ после первого этапа, проводят второй этап испытаний, блоки РЭА облучают ИГИ с одновременным воспроизведением амплитудно-временной характеристики напряжения питания блоков РЭА, соответствующей радиационной реакции источника вторичного электропитания (ИВЭП) блоков РЭА при воздействии ИГИ, при этом оценивают стойкость блоков РЭА по критерию возникновения сбоев, необходимую для воспроизведения радиационную реакцию ИВЭП блоков РЭА при воздействии ИГИ определяют при облучении ИВЭП с эквивалентом нагрузки ИГИ, при стойкости блоков РЭА к воздействию ИГИ после второго этапа делают заключение о стойкости РЭА к воздействию ИГИ в целом.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2022 года RU2783978C1

Способ испытаний источников вторичного электрического питания радиоэлектронной аппаратуры на стойкость к воздействию импульса гамма-излучения моделирующих установок 2020
  • Бахматов Евгений Юрьевич
  • Вдовин Сергей Владимирович
  • Койнов Дмитрий Васильевич
  • Пикалов Георгий Львович
  • Улькин Сергей Станиславович
  • Шалай Максим Константинович
RU2745255C1
Егоров А.Н., Маврицкий О.Б., Пасхалов А.А
и др
Способ и приспособление для нагревания хлебопекарных камер 1923
  • Иссерлис И.Л.
SU2003A1
Научно-технический сборник - М.: МИФИ, 2003
С
Приспособление для записи звуковых явлений на светочувствительной поверхности 1919
  • Ежов И.Ф.
SU101A1
Способ контрольных испытаний на гамма-процентный ресурс невосстанавливаемых радиоэлектронных устройств 2017
  • Вельт Андрей Дмитриевич
  • Митрохин Владимир Дмитриевич
RU2660748C1
СПОСОБ КОНТРОЛЬНЫХ ИСПЫТАНИЙ НА ГАММА-ПРОЦЕНТНЫЙ РЕСУРС НЕВОССТАНАВЛИВАЕМЫХ РАДИОЭЛЕКТРОННЫХ УСТРОЙСТВ С ЭКСПОНЕНЦИАЛЬНЫМ ЗАКОНОМ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ВРЕМЕНИ ДО ОТКАЗА 2012
  • Вельт Андрей Дмитриевич
  • Митрохин Владимир Дмитриевич
RU2517948C1

RU 2 783 978 C1

Авторы

Бахматов Евгений Юрьевич

Вдовин Сергей Владимирович

Есипов Дмитрий Николаевич

Койнов Дмитрий Васильевич

Пикалов Георгий Львович

Улькин Сергей Станиславович

Шалай Максим Константинович

Даты

2022-11-22Публикация

2021-11-11Подача