辐射效应的快速概述

在我们深入研究辐射如何影响高速ADC的一些细节之前，我们必须首先更多地了解辐射效应。这将是一个由多部分组成的系列文章，通过几篇博客，我们将研究存在哪些类型的效应，随后我们将研究其中几种效应如何具体影响高速ADC。

当设备被放置在恶劣的太空环境中时，它可能会看到可能导致不同类型的不良行为的辐射。这就是为什么我们使用德克萨斯A&M大学的回旋加速器等设施在美国和世界各地。例如，这些设施使我们能够将设备暴露在辐射中，以在将设备放入卫星上的应用程序之前测量性能。与可以更换故障设备的地面应用不同，一旦设备发射到太空，就没有办法轻松更换它。至少这是一个非常昂贵的冒险。

我想我们中的许多人都可以回忆起哈勃望远镜的早期问题。我相信，对于所有有关人员来说，这些都是痛苦的回忆。虽然问题不在于太空辐射，而在于设计缺陷，但一旦发射，维修困难仍然是一个问题。通过地球上的辐射测试设备，我们可以给自己信心，相信它们可以在恶劣的、富含辐射的太空环境中生存。现在我们对为什么要进行辐射测试有了一点了解，让我们来看看我们可能遇到的不同影响的概述。

通常，观察到的效应有两种类型：累积效应和单事件效应 （SEE）。在设备反复暴露于辐射并且设备性能开始以某种方式发生变化后，累积效应会在较长时间内发生。在累积效应的情况下，设备的复位或电源循环不会使设备返回到其标称工作状态。这些累积效应导致设备性能从“半永久性”到永久性的转变。我之所以使用术语半永久性，是因为在这种情况下，辐射引起的效应不会通过设备复位或电源循环来消除，而是可能随着时间的推移或通过高温暴露而退火。我不会在这里详细介绍这个退火过程。出于本博客的目的，我们将假设累积效应保留在设备中。

辐射效应 – 累积和单事件效应

就累积效应而言，主要分为两类，即总电离剂量（TID）和位移损伤。在考虑TID效应时，这些效应通常会在器件生命周期内发生很长时间。在测试TID效应时，设备会暴露在辐射中，直到达到一定剂量。剂量定义了所执行的TID测试的类型。有两种类型，低剂量率（LDR）和高剂量率（HDR）。一般来说，小于或等于30mrad/s的曝光被认为是LDR，50 – 300 rad/s范围内的曝光被认为是HDR。总电离剂量在30 kRad至100kRad的范围内是相当常见的。目的是将设备暴露在大量辐射下，以衡量其在空间应用中的寿命性能。

通常，设备将在辐射暴露之前进行测试，以确定基线性能。然后，它将暴露于特定剂量率的辐射（LDR或HDR）一段时间，以达到所需的总电离剂量。暴露在辐射下后，设备将被重新测试以确定性能的任何变化。在辐射暴露期间，设备将偏置到正常工作模式，以模拟设备在太空应用中看到的相同条件。

累积效应 – TID 和位移伤害

位移损伤发生在来自辐射的离子撞击设备并因此从构成设备的材料中置换原子的地方。这种位移可能导致晶格空位或间隙。这些原子随后可以重新组合或形成稳定的缺陷。出于本博客系列的目的，将更多地强调TID效应，而不是位移损害。

审核编辑：郭婷