Proton -stråling er den største del af de energiske kosmiske stråler , der vasker gennem det ydre rum. Protoner er også en vigtig bestanddel af Van Allen bælte stråling , der begynder i lave kredsløb om Jorden ( LEO ) højder , og solenergi partikel discharges.Delicate elektroniske kredsløb, såsom dem i computer -processorer , hukommelse chips og andre halvleder -baserede enheder , kan være yderst sårbare over energiske protoner . Af denne grund, har brug for rum- indsat halvledere at være tilstrækkeligt hærdet eller afskærmet mod proton stråling. Hvor er Proton Radiation fundet?
Ifølge NASA, proton stråling udgør næsten 90 procent af de kosmiske stråler, der gennemsyrer det ydre rum. Mens Jordens atmosfære , masse og magnetfelt hjælp skjold planetens overflade fra disse stråler , er disse faktorer, reduceres eller fraværende i rumflyvning , og fortsætte med at falde med afstanden fra Jorden.
Protoner er også den vigtigste del af sol flare udbrud, som har oprindelse i solen og kan sende enorme strømme af høj-energi protoner streaming ind i solsystemet , der forårsager skader på satellitter og nogle gange endda jordbaserede elektronik.
Stråling Udfordringer i rummet < br >
Ydre rum præsenterer en barsk og unikt stråling miljø i forhold til Jorden. Uden den beskyttelse Jorden, flyver kosmiske stråler lavet af protoner og andre højenergi partikler gennem ydre rum i alle retninger, ofte nærmer sig lysets hastighed.
Partikler med en sådan enorm momentum , standard strålingsbeskyttelse er utilstrækkelige.
er heller ikke løsningen blot at fløjls på mere afskærmning . Ifølge NASA , som kosmisk afskærmning er lavet tykkere stråling faktisk stiger . Dette er fordi de kosmiske stråler begynder at interagere med afskærmning selv , der producerer andre former for stråling i tillæg til den oprindelige højenergi protoner . Denne sekundære stråling kan også skade halvledere.
Ingeniører er også begrænset i de typer af afskærmning , som kan bygges for rumbaserede elektronik. Da størrelsen og massen af de afskærmning stiger, så gør den nødvendige energi til at løfte den i kredsløb . Vægt fordeles til afskærmning er vægten, der skal skæres fra satellitten eller køretøj gå i rummet - . Potentielt reducere missionens vifte af kapaciteter
Semiconductor Sårbarheder
< p > der er to grundlæggende måder, hvorpå proton stråleskader halvledere.
gitter forskydning , højenergi- protoner forstyrrer positionerne af atomer i silicium gitter , der er grundlaget for transistorer i kredsløbet . Disse transistorer aktiverer beregning af netop muliggøre og blokere strømmen af elektroner . Ved at banke disse atomer ud af sted , begynder energiske protoner nedbryde den stramme organisation, mikroelektronik behøver for at fungere ordentligt.
Proton -stråling også passerer gennem halvledere og trækker væk elektroner , der skaber elektron "huller" , som tiltrækker andre atomer og positive ladninger . Over tid , nedbryder denne ionisering beskadige elektron -kontrollerende kapacitet af halvleder materialer , der forårsager lækstrøm og underminerer både hardware og dataenes pålidelighed .
Ud gradvise virkninger , såkaldte "single - event forstyrrer " forekommer når protoner strejke nær vigtige knudepunkter i transistorer . Ved at forstyrre de elektriske ladninger på krydset, kan en elektrisk spike udbrede sig gennem kredsløbet og korrupte data.
Beskyttelse Halvledere
Ingeniører fortsat udvikle strategier til at beskytte mod proton stråling . Første prioritet er at finde letvægts afskærmning materialer , der kan stoppe protoner uden at skabe skadelig sekundær stråling . Omhyggeligt at planlægge baner og orientering af rumfartøjer kan også hjælpe med at reducere stråling.
P mest involveret og komplekse forsvar mod protoner er strålingen hærdning . I denne proces er halvledere konstrueret eller redesignet til at modstå stråling skader. Hærdning metoder omfatter on-chip afskærmning , bruger mindre ledende substratmaterialer og bruge fejlkorrigerende hukommelse til at reducere sandsynligheden for datafejl .
