Proton -strålning är den största delen av de energiska kosmiska strålar som sköljer genom yttre rymden . Protoner är också en viktig komponent i Van Allen Belt strålning , med början i låga ( LEO ) omloppsbana runt jorden höjder , och sol partikel discharges.Delicate elektroniska kretsar , som de i datorns processorer , minneskretsar och andra halvledare - baserade enheter , kan vara mycket sårbara för energetiska protoner . Av denna anledning , rymd - utplacerade halvledare måste vara tillräckligt härdad eller skyddad mot proton strålning . Var är protonstrålning Found ?
Enligt NASA , utgör proton strålning nästan 90 procent av de kosmiska strålarna som genomsyrar rymden . Medan jordens atmosfär , massa och magnetfält hjälpa skydda planetens yta från dessa strålar , är dessa faktorer försvagas eller utebli i rymdfärder , och fortsätta att minska med avståndet från jorden . Också huvudkomponenten av sol
protoner flare utbrott , som har sitt ursprung i solen och kan skicka enorma strömmar av högenergetiska protoner strömmande in i solsystemet , orsakar skador på satelliter och ibland jord - baserade elektroniktillverkaren .
strålning Utmaningar i rymden
Yttre rymden presenterar en hård och unik strålmiljö jämfört med jorden . Utanför det skydd som jorden , kosmiska strålar gjorda av protoner och andra högenergetiska partiklar flyga genom rymden i alla riktningar , ofta närmar sig ljusets hastighet .
För partiklar med en sådan enorm fart , är standard strålskärmning otillräcklig .
heller är lösningen helt enkelt att stapla på mer skärmning . Enligt NASA , som kosmisk strålning avskärmning görs tjockare , ökar strålning faktiskt . Detta beror på att de kosmiska strålar börjar interagera med den avskärmande sig själv , som producerar andra former av strålning utöver de ursprungliga hög energi protoner. Denna sekundär strålning kan också skada halvledare .
Ingenjörer är också begränsade i de typer av avskärmning som kan byggas för rymd - baserad elektronik . Eftersom storleken och massan av avskärmning ökar , gör så den energi som behövs för att lyfta den i omloppsbana . Vikt fördelas till avskärmning är vikt som måste skäras från satelliten eller fordonet går in i rymden - . Potentiellt minska uppdragets olika kapaciteter
Semiconductor Sårbarheter
< p> det finns två grundläggande sätt på vilka proton strålskador halvledare.
i gitter förskjutning , högenergi protoner störa lägena för atomerna i kisel gitter som är grunden för transistorerna i kretsen. Dessa transistorer möjliggöra beräkning genom att exakt möjliggöra och blockering av flödet av elektroner. Genom att knacka dessa atomer på sin plats , energiska protoner börjar bryta ned den snäva organisation som mikroelektroniken behöver för att fungera korrekt .
Proton strålning också passerar halvledare och drar bort elektroner , skapa elektron " hål " som lockar andra atomer och positiva laddningar . Över tiden , försämrar detta jonisering skada elektron - kontrollerande kapaciteten hos halvledarmaterial , orsaka läckströmmar och undergräver både hårdvara och tillförlitlighet .
Förutom gradvisa effekter , så kallade " single- event upprör " förekommer när protoner slår nära viktiga knutpunkter i transistorer . Genom att störa de elektriska laddningar vid korsningen , kan en elektrisk spik propagera genom kretsen och korrupt data .
Skydd Halvledare
Ingenjörer fortsätta utvecklingen av strategier för att skydda mot proton strålning . En prioritet är att hitta lätta skärmningsmaterial som kan stoppa protoner utan att skapa skadlig sekundär strålning . Noggrann planering av de banor och inriktning rymdfarkoster också kan bidra till att minska exponeringen för strålning .
Mest engagerade och komplexa försvar mot protoner strålning härdning . I denna process är halvledare konstruerade eller omgjorda för att motstå strålskador . Härdmetoder inkluderar on-chip skärmning , använda mindre ledande substrat material och använda felrättande minne för att minska risken för datafel .
