Способ определения стойкости к дугообразованию элементов радиоэлектронной аппаратуры космических аппаратов



Способ определения стойкости к дугообразованию элементов радиоэлектронной аппаратуры космических аппаратов
Способ определения стойкости к дугообразованию элементов радиоэлектронной аппаратуры космических аппаратов

 

H01J37/00 - Разрядные приборы с устройствами для ввода объектов или материалов, подлежащих воздействию разряда, например с целью их исследования или обработки (H01J 33/00,H01J 40/00,H01J 41/00,H01J 47/00,H01J 49/00 имеют преимущество; исследование или анализ поверхностных структур на атомном уровне с использованием техники сканирующего зонда G01N 13/10, например растровая туннельная микроскопия G01N 13/12; бесконтактные испытания электронных схем с использованием электронных пучков G01R 31/305; детали устройств, использующих метод сканирующего зонда вообще G12B 21/00)

Владельцы патента RU 2539964:

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт сильноточной электроники Сибирского отделения Российской академии наук, (ИСЭ СО РАН) (RU)

Изобретение относится к технике испытаний и может быть использовано при наземной экспериментальной отработке радиоэлектронной аппаратуры космических аппаратов в диапазоне давлений окружающей среды от атмосферного до соответствующего глубокому вакууму. Технический результат - повышение достоверности испытаний элементов радиоэлектронной аппаратуры на стойкость к дугообразованию при выходе из строя электрорадиотехнического изделия внутри радиоэлектронной аппаратуры, приводящего к инициированию первичного дугового разряда и способного приводить к вторичным самоподдерживающимся дугам при недостаточной стойкости испытываемого элемента аппаратуры. Питание первичного дугового разряда, горящего в промежутке между электродами, осуществляется с использованием напряжения, равного напряжению бортовой кабельной сети космического аппарата, а инициирование разряда осуществляется путем электрического пробоя промежутка высоковольтным импульсом напряжения, длительность которого не превышает времени прохождения плазменным фронтом расстояния от места инициирования разряда до крайней точки электродов, обращенной в сторону испытываемого элемента. 2 ил.

 

Изобретение относится к технике испытаний и может быть использовано при наземной экспериментальной отработке радиоэлектронной аппаратуры космических аппаратов.

Известен способ испытания радиоэлектронной аппаратуры космических аппаратов на стойкость к электростатическим разрядам [1], основанный на имитации условий космического пространства на начальной стадии испытания. Такой подход позволяет повысить достоверность результатов испытания электронных схем радиоэлектронной аппаратуры космических аппаратов. Недостатком данного способа является игнорирование параметров электростатического разряда, способного производить различное количество первичной плазмы, зависящее от емкости и напряжения, питающего разряд. В реальных условиях эксплуатации космических аппаратов количество плазмы от электростатических разрядов может варьироваться в широких пределах, при этом плазма может приобретать различный потенциал от единиц вольт до киловольт в зависимости от окружения космической аппаратуры. В этой связи параметры тока и напряжения при электростатическом разряде должны быть регламентированы.

Известен способ испытания элементов солнечных батарей космических аппаратов [2], применимый и для испытания радиоэлектронной аппаратуры космических аппаратов, являющийся наиболее близким техническим решением, взятым за прототип. Способ основан на инициировании первичных электростатических разрядов пучком высокоэнергетических электронов, ультрафиолетовым излучением или лазером. Недостатком данного способа является использование воздействий на испытуемый объект, не реализуемых в реальных условиях эксплуатации радиоэлектронной аппаратуры космического аппарата, защищенной от интенсивных потоков заряженных частиц и излучения корпусом аппарата и экранами. Кроме того, в модулях радиоэлектронной аппаратуры и бортовой кабельной сети космических аппаратов используются напряжения, равные некоторому номинальному значению и лежащему в диапазоне напряжений ниже 300 B. Такого напряжения недостаточно для инициирования дугового разряда за счет пробоя изолирующих промежутков, но достаточно для его самоподдерживания, если цепь, питающая разрядный промежуток, обеспечивает электрический ток, превышающий пороговое значение тока дуги.

В реальных условиях эксплуатации радиоэлектронной аппаратуры космических аппаратов воздействием, приводящим к инициированию первичной дуги, является электростатический разряд либо выход из строя элемента электронной схемы. Использование диэлектрических материалов с ограниченной проводимостью и металлизация внешних поверхностей модулей радиоэлектронной аппаратуры и бортовой кабельной сети позволяют сводить к минимуму риск электростатического разряда, и основным источником первичной дуги является вышедший из строя элемент электронной схемы. В этом случае условия инициирования первичной дуги соответствуют испарению проводника определенным током при напряжении на разрядном промежутке, не превышающим либо незначительно превышающим (в силу индуктивности цепи) напряжение питания бортовой кабельной сети. Таким образом, для достоверного испытания радиоэлектронной аппаратуры и бортовой кабельной сети на стойкость к дугообразованию в качестве инициирования первичной дуги должно быть использовано такое воздействие, которое является максимально близким к условиям инициирования дуги, имеющим место при отключении вышедшего из строя элемента.

Испытания должны проводиться путем многократного повторения процесса, поэтому инициирование первичной дуги не может осуществляться путем испарения проводника. Инициирование дугового разряда с использованием высокоэнергетического воздействия пучком электронов или лазером не удовлетворяет требованию эквивалентности модельного разряда реальному.

Поскольку радиоэлектронной аппаратуры космических аппаратов частично находится во включенном состоянии на старте, а также вследствие использования газа при эксплуатации космических аппаратов, испытания должны проводиться при давлении окружающей среды от атмосферного до соответствующего глубокому вакууму.

Техническим результатом данного изобретения является повышение достоверности результатов испытаний за счет более точного лабораторного воспроизведения процессов, приводящих к инициированию самоподдерживающихся вторичных дуговых разрядов в результате первичного электрического разряда при давлении окружающей среды от атмосферного до соответствующего глубокому вакууму.

Указанный технический результат достигается за счет использования напряжений, не превышающих напряжение бортовой кабельной сети космического аппарата, как для питания первичного разряда, так и для питания испытуемых модулей. При этом инициирование первичного разряда осуществляется с использованием высоковольтного импульса напряжения, длительность которого не превышает времени прохождения плазменной границы расстояния до границы разрядного промежутка.

Техническая сущность изобретения заключается в следующем. Источник воздействия, используемый для испытания элементов радиоэлектронной аппаратуры космических аппаратов на стойкость к дугообразованию, имитирует выход из строя электрорадиотехнического изделия внутри аппаратуры, сопровождаемый горением первичной дуги. Для питания первичной дуги используется разрядная цепь, состоящая из емкости и резистора, параметры которых подбираются таким образом, чтобы при напряжении, равном напряжению бортовой кабельной сети, ток первичной дуги при испытаниях был подобен по длительности и амплитуде току первичной дуги в реальных условиях эксплуатации радиоэлектронной аппаратуры космических аппаратов. Воздействие первичного дугового разряда на испытываемый элемент должно соответствовать напряжению бортовой кабельной сети, и область возможного влияния поджигающего высоковольтного импульса не должна распространяться за пределы разрядного промежутка первичного дугового разряда. С этой целью длительность импульса высокого напряжения сокращается до времени, не превышающего время распространения плазмы, образуемой от протекания импульса тока высокого напряжения, вдоль поверхности электродов. В процессе испытания осуществляется регистрация токов в испытываемом элементе радиоэлектронной аппаратуры, находящемся под напряжением бортовой кабельной сети. Геометрия разрядного промежутка первичного дугового разряда выбирается таким образом, чтобы обеспечивать надежное инициирование дуги в диапазоне давлений окружающей среды от атмосферного до соответствующего глубокому вакууму. При испытаниях регистрируются токи через изолирующие промежутки испытываемого элемента. Также при испытаниях регистрируется оптическое излучение. Появление тока в изолирующем промежутке, превышающего пороговый ток дуги, сопровождаемое появлением света в промежутке интенсивностью, характерной для дугового разряда, идентифицируется как инициирование вторичного дугового разряда и недостаточную стойкость элемента к дугообразованию.

Указанный способ может быть реализован с использованием схемы, представленной на Фиг.1.

Анод 1 и катод 2 образуют промежуток для инициирования первичной дуги. В анод 1 через изолятор 3 встроен поджигающий электрод 4, на который от источника импульсного напряжения 5 подается импульс высокого напряжения амплитудой, достаточной для пробоя промежутка между электродами 1 и 4, и длительностью τ, удовлетворяющей условию τ<L1/ν, где ν - скорость распространения плазменного фронта электрического разряда. Разряд между электродами 1 и 4 инициирует дуговой разряд между электродами 1 и 2, питаемый емкостью C1 через резистор R1. На расстоянии L2 от промежутка первичной дуги расположен испытываемый элемент, схематически изображенный на Фиг.1 в виде промежутка вторичной дуги, образованными электродами 6 и 7 и питаемого аналогично промежутку с электродами 1 и 2. Сигналы токов первичной и вторичной дуги регистрируются в точках 8 и 9 соответственно. Пример инициирования вторичной дуги в испытываемом элементе при напряжении UБКС=150 В и L2=90 мм представлен на Фиг.2. Регистрация тока вторичной дуги в данном примере означает недостаточную защищенность испытуемого элемента от дугообразования в условиях, максимально приближенных к реальным условиям эксплуатации радиоэлектронной аппаратуры космических аппаратов.

Источники информации, принятые во внимание при составлении заявки на изобретение:

1. Анисимов А.В., Новоселов Ю.И. Способ испытания радиоэлектронной аппаратуры космических аппаратов на стойкость к электростатическим разрядам // Патент РФ (19) RU (11) 2157545 (13) G01R 31/28, G05F 1/56. - Заявл. 12.11.1999. - Опубл. 10.10.2000.

2. Space engineering. Spacecraft charging // ECSS (European Cooperation for Space Standardization) Secretariat ESA-ESTEC. - Standard No. ECSS-E-ST-20-06 C. - 2008. - 120 p.

Способ определения стойкости к дугообразованию элементов радиоэлектронной аппаратуры космических аппаратов, при котором осуществляется воздействие на испытываемый элемент со стороны первичного дугового разряда, являющегося имитатором выхода из строя электрорадиотехнического изделия внутри радиоэлектронной аппаратуры, отличающийся тем, что питание первичного дугового разряда осуществляется с использованием напряжения, равного напряжению бортовой кабельной сети космического аппарата, и инициирование первичного дугового разряда осуществляется с использованием высоковольтного импульса напряжения, длительность которого не превышает времени прохождения плазменным фронтом расстояния от места инициирования разряда до крайней точки электродов первичного дугового разряда, обращенной в сторону испытываемого элемента.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к устройствам, предназначенным для обработки материалов в среде низкотемпературной плазмы газового разряда, а именно к индукционным генераторам плазмы, размещаемым внутри технологического объема (рабочей камеры).

Изобретение относится к устройствам подачи порошкообразного материала в плазму и может быть использовано для подачи порошковых проб при спектральном анализе. .

Изобретение относится к области электротехники, в частности к устройству подготовки поверхности образца и камеры для последующих воздействий и анализа, и может быть использовано в высоко- и сверхвысоковакуумных установках для анализа или исследования твердых тел.
Изобретение относится к металлургии высокочистых металлов, конкретно - к производству распыляемых металлических мишеней для микроэлектроники. .
Изобретение относится к области производства распыляемых металлических мишеней для микроэлектроники. .

Изобретение относится к области металлургии цветных металлов и может быть использовано при производстве распыляемых металлических мишеней для нанесения тонкопленочной металлизации СБИС различного назначения в микроэлектронике.

Изобретение относится к лесному хозяйству и может быть использовано в лесоводстве для подготовки семенного материала к посеву, в частности для стимулирования проращивания семян хвойных деревьев.

Изобретение относится к устройствам электронно-лучевой технологии, а точнее к электронным пушкам для электронно-лучевого нагрева, плавки и испарения материалов в вакууме или среде реактивных газов.

Изобретение относится к микроэлектронике, а именно к способам испытаний интегральных схем (ИС) на коррозионную стойкость. Сущность: перед испытанием ИС проводят проверку внешнего вида, электрических параметров и проверку герметичности, нагревают до температуры плюс 125°С со скоростью не более 100°С/мин, выдерживают при этой температуре 1 ч, резко охлаждают до минус 55°С со скоростью не более 100°С/мин, выдерживают при данной температуре 0,5 ч, плавно нагревают до плюс 2°С в течение 1 ч.

Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано для измерения температуры активной области светоизлучающих диодов. Заявлен cпособ измерения переходных тепловых характеристик светоизлучающих диодов (СИД), при котором инжекционный ток подают в виде последовательности импульсов нарастающей длительности с периодом между импульсами, достаточными для остывания активной области и не менее времени считывания сигнала с выхода фотоприемной линейки.

Способ предназначен для использования на выходном и входном контроле качества сверхбольших интегральных схем (СБИС) - микропроцессоров и микроконтроллеров - и оценки их температурных запасов.

Изобретение относится к измерительной технике и может применяться для исследования измерительных характеристик и контроля точности работы измерительного устройства многоточечных измерительных систем с входной коммутацией датчиков.

Изобретение предназначено для использования на выходном и входном контроле качества цифровых КМОП интегральных микросхем и оценки их температурных запасов. Сущность: на входы одного или нескольких логических элементов контролируемой микросхемы подают последовательность высокочастотных переключающих греющих импульсов частотой Fгр, модулированных последовательностью прямоугольных видеоимпульсов с постоянным периодом следования Тсл, длительность τр которых изменяется по гармоническому закону с частотой ΩМ.

Изобретение относится к способам испытаний полупроводниковых приборов на стойкость к воздействию тяжелых заряженных частиц различных энергий космического пространства.
Изобретение относится к полупроводниковой микроэлектронике и может быть использовано при создании и многократном регулировании сопротивления металлических перемычек, соединяющих электроды твердотельных приборов, работа которых основана на полярнозависимом электромассопереносе в кремнии (ПЭМП).

Изобретение относится к технике измерения параметров интегральных микросхем и может быть использовано для контроля качества цифровых интегральных микросхем на основе КМОП логических элементов (ЛЭ).

Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано в контрольно-поверочной аппаратуре, для измерения технических параметров аварийных радиомаяков и радиобуев.

Изобретение относится к области электронной техники, в частности предназначено для разбраковки КМОП микросхем, изготовленных на КНД ("кремний на диэлектрике") структурах, по радиационной стойкости.

Изобретение относится к области тестирования дискретных объектов большой размерности. Техническим результатом является повышение глубины локализации неисправностей. Устройство содержит m n-разрядных многовходовых сигнатурных анализаторов (СА строк), входы которых соединены со всеми mn выходами одновыходных блоков проверяемого объекта, n m-разрядных многовходовых сигнатурных анализаторов (СА столбцов), входы которых соединены со входами СА строк так, что j-e входы (j=1,…, n) всех m СА строк соединены со всеми m входами j-го СА столбцов. 1 ил.
Наверх