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太空术语表

Vicor 为常用的太空与卫星专业术语提供方便实用的汇编。

LEO satellite

布拉格曲线(Bragg curve)

描述带电粒子能量损失的非线性曲线,其峰值出现在粒子停止时。能量损失与材料类型、粒子种类及其能量有关。高能粒子的线性能量传递(LET)低于相同种类低能粒子的 LET。

日冕物质抛射(Coronal mass ejections)

由于太阳磁场变化而抛射出的富含质子的等离子体,速度在 250~3000 km/s 之间,到达地球需要数小时至数天。

粒子注量(Fluence)

单位面积上接收到的粒子数量,单位为 n/cm²,即粒子通量随时间积分的结果(通量 × 时间)。

粒子通量(Flux)

单位面积上每秒通过的粒子数量,单位为 n/cm²·s。

伽马射线(Gamma rays)

高能光子,属于电磁波,能够电离物质,通常由放射性衰变产生(如 60Co 源常用于总电离剂量[TID]测试)。

地球同步轨道(Geostationary equatorial orbit, GEO)

地球同步轨道是一种特定的地球轨道,距离地球 22,236 英里(35,786 km),卫星速度(11,052 km/h)与地球自转同步,完成一次轨道旋转需 24 小时。地球同步轨道卫星保持在地球上空固定位置。与低地球轨道(LEO)卫星和中地球轨道(MEO)卫星相比,许多地球同步轨道卫星暴露于较高辐射水平,需设计以承受更恶劣的环境,它寿命较长,适用于气象监测和全球通信等应用。

高椭圆轨道(Highly elliptical orbit, HEO)

与更接近圆形的低地球轨道(LEO)或中地球轨道(MEO)不同,高椭圆轨道具有更高的偏心率,因此在星座通信网络等传统卫星应用中较为少见。高倾角的 HEO 卫星在高纬度地区上空有较长的驻留时间,因此比 GEO 轨道更适合高纬度地区的通信。

电离辐射(Ionizing radiation)

指具有足够能量的亚原子粒子(质子、电子、中子、离子)或电磁波(X 射线或伽马射线)通过剥离原子中的电子而产生电离作用。

线性能量传递(Linear energy transfer, LET)

指电离粒子在穿过物质时每单位距离传递的能量,单位为 MeV/cm。LET 与物质密度相关,针对硅材料时,常使用衍生单位 MeV·cm²/mg 表示。

低地球轨道(Low earth orbit, LEO)

低地球轨道是指距离地球 1,200 英里(2,000km)或更近的轨道,速度为 25~28 km/h,轨道周期为 128 分钟或更短。由于轨道高度较低,LEO 卫星的“地球覆盖范围”较小,因此服务区域有限。

中地球轨道(Medium earth orbit, MEO)

中地球轨道是指围绕地球的特定轨道,位于 LEO 和 GEO 之间,距离地球 1,200 英里~22,236 英里(2,000~35,786km),速度为 28~11,052km/h,轨道周期为 2~24 小时。由于高度增加,MEO 卫星比 LEO 卫星有更大的“地球覆盖范围”,因此服务区域更广。

拉德(Rad)

辐射吸收剂量单位,等于 0.01 戈瑞(国际单位制)。

抗辐射电子元件(Radiation hardened electronics, Rad-Hard)

抗辐射电子元件指经过特殊设计、制造和测试,能够在特定辐射环境中可靠工作的电子元件。这类设备通常需通过严苛的总电离剂量(TID)、中子或质子位移损伤(DD)及单粒子效应(SEE)测试,以模拟实际工作环境,常用于航天器、核反应堆和粒子加速器的设计,因为它们将暴露在高水平的辐射下。

抗辐射电子元件需通过特定的筛选流程,符合政府制定的标准。这些标准通常要求采用密封封装,以确保较长的使用寿命。这些设备具有更高的可靠性和更长的使用寿命,因此主要供航天机构、私人航天公司、国防部门及科研人员使用。

耐辐射电子元件(Radiation tolerant electronics)

耐辐射电子元件指经过特殊设计、制造和测试,能够承受特定水平辐射负面影响的电子元件。与抗辐射元件的一个关键区别是,耐辐射元件无法承受抗辐射元件所能承受的辐射水平。但是,与未经辐射评级的商用现货(COTS)产品不同,耐辐射部件是为在辐射水平较低的环境中工作而设计的。由于轨道较低、任务时间较短、可靠性要求更低,低地球轨道和中地球轨道卫星越来越多地使用耐辐射部件。 

单粒子烧毁(Single event burn-out, SEB)

在 MOSFET 功率晶体管中,寄生双极结构被触发,伴随再生反馈、雪崩效应和高电流状态。除非有适当的保护措施,否则 SEB 具有潜在破坏性。通常,使用 1E5 ions/cm² 的粒子注量进行 SEB 测试。

单粒子效应(Single event effect, SEE)

单个高能电离粒子撞击电路中的敏感节点,引起可测量的软或硬错误。单粒子会导致电离,可能影响 TID,这可能是测试期间需要考虑的一个因素。

单粒子功能中断(Single event functional interrupt, SEFI)

指导致元件复位、锁定或其他功能异常的软错误,通常发生在具有内置状态/控制模块的复杂设备中,如 SDRAM、DRAM、NOR/NAND 闪存、各类处理器、FPGA 或 ASIC 或混合信号设备中。根据恢复可操作性所需的操作,SEFI 可分为软件复位或电源循环两种类型。存储的数据可能会也可能不会丢失。通常,使用 1E7 ions/cm² 的粒子注量进行 SEFI 测试。

单粒子栅击穿/单粒子介质击穿(Single event gate rupture, SEGR/single event dielectric rupture, SEDR)

单离子撞击引起的栅氧化层或其他电介质层的破坏性击穿,会在偏压下产生漏电流,常见于功率 MOSFET、线性集成电路(带内部电容器),或在数字设备中表现为固定位。通常使用 1E5 ions/cm2 的粒子注量进行 SEGR 测试。

单粒子闩锁(Single event latch-up, SEL)

在电离粒子作用下,设备进入永久且可能具有破坏性的状态,即离子撞击触发寄生晶闸管结构,并形成低阻抗、大电流路径,常见于 CMOS 电路中。如果电流过大,可能会造成破坏。这种大电流状态可以锁定,通过断电复位。通常情况下,在设备的最高额定温度下使用 1E5 ions/cm2 的粒子注量进行 SEL 测试。

单粒子瞬态(Single event transient, SET)

单个高能粒子撞击逻辑或线性集成电路节点,引起暂时的电压突变(电压尖峰)。这属于软错误。

单粒子翻转(Single event upset, SEU)

单粒子引起一个或多个晶体管的状态改变。这种状态变化可能导致逻辑或存储错误。单粒子翻转是非破坏性的,可通过重写或复位逻辑元件恢复。这属于软错误。通常,使用 1E7 ions/cm2 的粒子注量进行 SEU 测试。

太阳耀斑(Solar flares)

太阳间歇性爆发的电磁能量,通常与日冕物质抛射相关。电磁辐射覆盖从无线电波到伽马射线的全波段。太阳耀斑的频率以 11 年为一个周期。

太阳风(Solar wind)

太阳持续释放的带电粒子流,主要包含质子、电子和 α 粒子,以及微量的较重离子,速度为 300~700km/s。

阈值线性能量传递(LETth)或起始线性能量传递(LET)

指足以引起辐射效应的最小 LET 值。在设备测试中,通常使用 1E7 ions/cm2 的粒子注量,以确保覆盖敏感节点。

总电离剂量(Total ionizing dose, TID)

长期辐射吸收剂量的测量指标,单位为拉德(rad)或戈瑞(gray)。

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