用于元器件电离辐照的X射线辐照方法 |
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| 申请号 | CN201610516217.7 | 申请日 | 2016-07-04 | 公开(公告)号 | CN105976888A | 公开(公告)日 | 2016-09-28 |
| 申请人 | 中国科学院新疆理化技术研究所; | 发明人 | 李豫东; 于刚; 于新; 何承发; 文林; 郭旗; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及用于元器件电离辐照的 X射线 辐照方法，该方法涉及辐照装置是由X光管、 准直 器 、限束板、低能散射滤片、电动三维平台、辐照平台、激光指示器、 水 循环 进出口组成，该方法实现了X射线 能量 、 剂量率 连续可调、辐照束斑连续可调，且可以去除低能散射对辐照结果的影响，为元器件电离辐照提供较理想的条件。该方法将为元器件电离总剂量 辐射 效应研究及试验评估提供方便快捷、低成本的电离辐照条件，对提升 电子 元器件抗辐射加固的 基础 支撑 能 力 具有重要意义。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种用于元器件电离辐照的X射线辐照方法，其特征在于该方法涉及辐照装置是由X光管、准直器、限束板、低能散射滤片、电动三维平台、辐照平台、激光指示器、水循环进出口组成，在辐照平台(6)上固定电动三维平台(5)，在电动三维平台(5)的上部固定X光管(I)，准直器(2)—端通过螺纹与X光管(I)连接，准直器(2)的输出口为圆形，并有螺纹接口，通过螺纹接口连接限束板(3)，限束板(3)为圆饼形，在限束板(3)中间有一圆形直通孔，低能散射滤片(4)安装在限束板(3)与X光管(I)出束口之间，在X光管(I)一端设置有水循环进出口(8)，在电动三维平台(5)的一侧分别固定X光管控制器(10)和高压程控电源(9)，X光管控制器(10)通过电缆对高压程控电源(9)输入控制指令，高压程控电源(9)通过高压电缆为X光管(I)提供电源，辐照平台(6)位于限束板(3)下方，通过激光指示器(7)精确定位，具体操作按下列步骤进行: a、根据辐照束斑面积，确定限束板(3)的孔径，并将确定限束板(3)安装在准直器(2)上； b、根据X射线能量确定低能散射滤片(4)厚度，并将低能散射滤片(4)安装在限束板(3)与光管出束口之间； c、调节电动三维平台(5 )垂直高度，控制X光管(I)的高度，实现预定的束斑面积； d、打开激光指示器(7)，并调节电动三维平台(5)水平位置，通过指示点精确定位待测样品； e、通过X光管控制器(10)设置X射线能量、束流、辐照时间，对元器件进行辐照。 |
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| 说明书全文 | 用于元器件电离辐照的X射线辐照方法技术领域背景技术[0002]电离总剂量效应是辐射环境作用于电子元器件产生的累积辐射效应，可造成元器件的永久损伤，不同于单粒子效应，无法通过断电、系统复位、备份等措施消除，因此电离总剂量效应一直是电子元器件抗福射加固的重点。 [0003]国际上通过大量的理论计算及科学实践证明，eoco-γ源、X射线源是研究元器件总剂量效应较为理想的辐射源。60CO-γ源是目前电离辐照普遍采用的辐照装置，美国、欧洲、中国都制定了相关的辐照试验标准。但是eoco-γ源作为同位素源不易防护，其装置及相关基础设施的建设成本高昂，对环境、安全措施的要求极高。由于60Co- γ源作为同位素源在不间断地向各个方向发出高能射线，进行元器件电离辐照测试时，通常采用频繁升降源与离线异地测试的方法，在此过程中器件辐照损伤的退火效应可能给测试结果带来较大的影响。并且eoco-γ源的射线能量为固定值，对限制辐照的区域主要靠铅砖等材料进行射线屏蔽，剂量率的调节主要靠元器件样品与源之间距离的调节，由于放射源在不断衰退，不同距离处的剂量率也需要反复标定。 [0004] 对于X射线源辐照，美国制定了标准ASTM F1467-2011:《半导体装置及集成电路电离辐射效应X射线测试仪的标准使用指南》，对辐照用射线的能量、剂量率、都作了相应规定;并且X射线辐照源输出的X射线对被测元器件样品进行辐照的同时，也会通过周围结构产生大量低能散射。这些散射将导致辐射剂量测量的不确定性，对被测元器件样品的辐照与参数测试引入偏差。因此，需要对辐照时产生的散射采取有效措施进行防护。但是，目前还无法直接购买到符合上述要求的标准X射线辐射源。 发明内容[0005]本发明目的在于，提供一种用于元器件电离辐照的X射线辐照方法，该方法涉及辐照装置是由X光管、准直器、限束板、低能散射滤片、电动三维平台、辐照平台、激光指示器、水循环进出口组成，该方法实现了 X射线能量、剂量率连续可调、辐照束斑连续可调，且可以去除低能散射对辐照结果的影响，为元器件电离辐照提供较理想的条件。该方法将为元器件电离总剂量辐射效应研究及试验评估提供方便快捷、低成本的电离辐照条件，对提升电子元器件抗辐射加固的基础支撑能力具有重要意义。 [0006]本发明所述的一种用于元器件电离辐照的X射线辐照方法，该方法涉及辐照装置是由X光管、准直器、限束板、低能散射滤片、电动三维平台、辐照平台、激光指示器、水循环进出口组成，在辐照平台(6)上固定电动三维平台(5 )，在电动三维平台(5)的上部固定X光管(I)，准直器(2) —端通过螺纹与X光管(I)连接，准直器(2)的输出口为圆形，并有螺纹接口，通过螺纹接口连接限束板(3)，限束板(3)为圆饼形，在限束板(3)中间有一圆形直通孔，低能散射滤片(4)安装在限束板(3)与X光管(I)出束口之间，在X光管(I)一端设置有水循环进出口( 8)，在电动三维平台(5)的一侧分别固定X光管控制器(1)和高压程控电源(9)，X光管控制器(10)通过电缆对高压程控电源(9)输入控制指令，高压程控电源(9)通过高压电缆为X光管(I)提供电源，辐照平台(6)位于限束板(3)下方，通过激光指示器(7)精确定位，具体操作按下列步骤进行: [0007] a、根据辐照束斑面积，确定限束板(3)的孔径，并将确定限束板(3)安装在准直器(2)上; [0008] b、根据X射线能量确定低能散射滤片(4)厚度，并将低能散射滤片(4)安装在限束板(3)与光管出束口之间；[0009 ] c、调节电动三维平台(5)垂直高度，控制X光管(I)的高度，实现预定的束斑面积； [0010] d、打开激光指示器(7)，并调节电动三维平台(5)水平位置，通过指示点精确定位待测样品； [0011] e、通过X光管控制器(10)设置X射线能量、束流、辐照时间，对元器件进行辐照。 [0012]本发明所述的一种用于元器件电离辐照的X射线辐照方法，该方法涉及各部分的功能是: [0014]准直器(2)用于限制X射线的放射方向，并提供受辐照元器件的定位与对准。 [0015]限束板(3)用于限制X射线的放射角度，并控制辐照到样品上的束斑的大小。 [0016]低能散射滤片(4)用于滤除辐照产生的低能散射。 [0017]电动三维平台(5)用于X光管与受辐照元器件之间距离的调节。 [0018]辐照平台(6)用于放置被测的元器件样品。 [0019]激光指示器(7)用于指示X射线辐照的位置。 [0020]水循环进出口(8)用于进行冷却水的循环。 [0021]高压程控电源(9)用于为X光管(I)提供电源。 [0022] X光管控制器(10)用于控制高压发生器(9)和X光管(I)。 [0023] 准直器(2)主体用12_厚的铅块机械加工而成半圆形，铅结构外表面包裹一层2_厚的钢板，用于支撑和连接，铅内表面贴有一层缓冲层，可避免划伤光管表面，并起到调节安装松紧程度的作用，准直器(2)通过螺钉固定在X光管(I)的一端，准直器(2)的输出口为圆形，并有螺纹接口，通过螺纹接口可安装、更换限束板(3); [0024]在准直器(2)出口两条垂直轴向上分别设计了两个孔洞结构，用于安装激光指示器(7)，当激光指示器(7)打开时，可射出两条交叉十字线用于指示X光从准直器(2)输出口射出的光斑的中心位置，交叉线的交点为X光辐照区域的几何中心，在X光管(I)的一端设置有X射线管的水循环进出口(8)，通过水冷装置将X射线管的温度控制在工作温度以内； [0025]限束板(3)由1mm厚的铅块构成，形状为圆饼，中央有一圆形直通孔，圆饼周边为与准直器(2)衔接的螺纹，其厚度经过计算足以完全遮挡X光管所能放射的最高能量的X射线。限束板(3)安装于准直器输出口，X光管(I)放射出的X射线经由准直器(2)输出口及限束板(3)后，仅直通孔区域内的射线可通过，其余区域的射线均被限束板(3)所遮挡。根据辐照到元器件样品上的束斑大小要求，设计从小至大不同直通孔孔径的限束板(3); [0027] X光管(1)、准直器(2)、限束板(3)通过二维(前后、左右)可调平台安装在电动三维平台(5)上，通过电动三维平台(5)的调节，可精确控制限束板(3)至被测元器件样品之间的距离。 [0028]本发明所述的一种用于元器件电离辐照的X射线辐照方法，该方法与已有技术相比具有以下创新点: [0029] 1.可在辐照过程中实现剂量率的连续调节； [0030] 2.实现了被测元器件样品的精确对准及束斑的连续可调，使辐照可精确定位，并能实现被测元器件样品的局部辐照； [0031] 3.针对不同能量的X射线将产生不同能量的低能散射，采用不同厚度的铝散射滤片，可有效消除低能散射带来的影响。 [0032]本发明所述的一种用于元器件电离辐照的X射线辐照方法，该方法与已有技术相比具有以下显著优点: [0033] 1.该辐照装置与方法的应用相比于eoco-γ源辐照试验，易于防护、操作方便快捷，可大幅降低试验成本、显著提高试验效率。 [0034] 2.便于开展被测元器件样品的参数实时测试、在线监测，可消除离线异地测试给试验结果带来的影响。 [0036]图1为本发明X射线晶片辐照测试设备的框图； [0037]图2为本发明准直器设计平面图； [0038]图3为本发明准直器设计三维示意图； [0039]图4为本发明准直器工作原理图； 具体实施方式[0042]下面结合实施例对本发明作进一步说明。 [0043] 实施例 [0044] 选择大功率水冷式160kV的X光管1，选配165kV高压程控电源9，结合X光管控制器10构成X射线发生器，如图6所示，X光管I的管电压连续可调，最高160kV，在70kV左右管电流最大，可以达到85mA以上，此时福照剂量率最大，为300rad/s;选用定制的重复定位精度为0.1mm的电动三维平台5，将X光管I通过三维可调平台5安装在升降架上，升降架的最大行程处距离辐照平台600mm;设计的半圆形准直器2安装固定在X光管I出射线的一端，准直器2输出口直径为35.3mm，设计直通孔孔径从Imm至35mm的一系列限束板3，和0.05mm至Imm厚度不同的一系列铝制散射滤片4，辐照平台6选用吋半自动探针台，辐照样品固定辐照平台6上； [0045] 在辐照平台6上固定电动三维平台5，在电动三维平台5的上部固定X光管I，准直器2—端通过螺纹与X光管I连接，准直器2的输出口为圆形，并有螺纹接口，通过螺纹接口连接限束板3，限束板3为圆饼形，在限束板3中间有一圆形直通孔，低能散射滤片4安装在限束板3与X光管I出束口之间，在X光管I 一端设置有水循环进出口 8，在电动三维平台5的一侧分别固定X光管控制器10和高压程控电源9，X光管控制器10通过电缆对高压程控电源9输入控制指令，高压程控电源9通过高压电缆为X光管I提供电源，辐照平台6位于限束板3下方，通过激光指示器7精确定位，具体操作按下列步骤进行: [0046] a、辐照前，根据辐照束斑面积要求，选择确定限束板3的孔径，并将确定限束板3安装在准直器2上； [0047] b、根据X射线能量确定低能散射滤片4厚度，并将低能散射滤片4安装在限束板3与光管出束口之间； [0048] C、然后发出指令调节电动三维平台5垂直高度，控制X光管I的高度，实现预定的束斑面积； [0049] d、打开准直器2上的激光指示器7，根据激光指示器7标定的位置，调节电动三维平台5水平位置，通过指示点精确定位待测样品，使其处于X光管I正下方； [0050] e、通过X光管I管电压的调节，设置射线能量在8keV-20keV之间，然后通过X光管I管电流的调节，使辐照剂量率处于0.5-lOOrad/s，待以上步骤完成后，即可开始元器件的辐照。 |
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