本發(fā)明涉及輻照測量，尤其涉及一種雙閾值單粒子效應(yīng)探測器及探測方法。

背景技術(shù)：

1、對單粒子效應(yīng)進(jìn)行探測可以實現(xiàn)對空間高能粒子環(huán)境監(jiān)測、粒子加速器測試與校準(zhǔn)。例如對空間高能粒子的能量和通量分布進(jìn)行監(jiān)測，對粒子加速器的注量率、let、束斑均勻性等參數(shù)進(jìn)行測試與驗證。

2、現(xiàn)有通常采用高能粒子絕對測量工具、高能粒子相對測量工具對高能粒子信息中的高能粒子注量和let值進(jìn)行直接測量，或者采用基于sram的單粒子翻轉(zhuǎn)探測器檢測空間或加速器試驗環(huán)境下集成電路的單粒子效應(yīng)，根據(jù)獲得單粒子翻轉(zhuǎn)數(shù)，反推高能粒子注量和let值。

3、然而采用高能粒子絕對測量工具時，粒子信息采集和半導(dǎo)體器件的單粒子效應(yīng)需要分別展開，如果粒子信息發(fā)生變化，則無法判斷上一時刻高能粒子的狀態(tài)；采用相對測量工具雖然能保證效應(yīng)粒子的實時性，但是會造成粒子能量的損失和粒子運行方向的變化，且不管是采用絕對測量工具還是相對測量工具都需要利用軟件進(jìn)行計算，雖然高能粒子與各類單質(zhì)材料的互相作用理論清晰，但是由于半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，無法精細(xì)化計算，因此計算結(jié)果與實際結(jié)果存在一定偏差。另外，由于sram存儲單元為對稱結(jié)構(gòu)，因此常規(guī)sram電路僅具備一條穩(wěn)定的高能粒子let與翻轉(zhuǎn)截面的對應(yīng)關(guān)系，采用現(xiàn)有sram存儲器檢測單粒子效應(yīng)時，僅能得到一組單粒子翻轉(zhuǎn)數(shù)，通過一組單粒子翻轉(zhuǎn)數(shù)反推高能粒子的注量和let值兩個未知參數(shù)，準(zhǔn)確率低。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種雙閾值單粒子效應(yīng)探測器及探測方法，用于解決現(xiàn)有測量的高能粒子注量和高能粒子let參數(shù)準(zhǔn)確率低的問題。

2、為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

3、一方面，本發(fā)明提供一種雙閾值單粒子效應(yīng)探測器，至少包括多個結(jié)構(gòu)相同的sram存儲單元，所述sram存儲單元包括第一反相器和第二反相器；所述第一反相器與第二反相器交叉耦合后形成內(nèi)部反饋鏈路，所述內(nèi)部反饋鏈路包括第一反饋鏈路和第二反饋鏈路；所述第一反饋鏈路為存儲0的反饋鏈路，第二反饋鏈路為存儲1的反饋鏈路；所述第一反相器和所述第二反相器中互為反相的兩個器件具有不同的寬長比，和/或在所述內(nèi)部反饋鏈路添加能引起反饋鏈路中的反饋信號變化的目標(biāo)器件；

4、多個所述sram存儲單元存儲有測試數(shù)據(jù)，所述測試數(shù)據(jù)由0和1組成；存儲測試數(shù)據(jù)的多個所述sram存儲單元用于接收待測高能粒子環(huán)境中的高能粒子輻照，接收到第一電荷的高能粒子輻照時，所述第一反饋鏈路存儲0的sram存儲單元中的數(shù)據(jù)發(fā)生翻轉(zhuǎn)；接收到第二電荷的高能粒子時，所述第二反饋電路存儲1的sram存儲單元中的數(shù)據(jù)發(fā)生翻轉(zhuǎn)；基于0的翻轉(zhuǎn)數(shù)以及基于1的翻轉(zhuǎn)數(shù)確定所述待測高能粒子環(huán)境中的高能粒子注量和高能粒子let值。

5、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的一種雙閾值單粒子效應(yīng)探測器，至少包括多個結(jié)構(gòu)相同的sram存儲單元，sram存儲單元包括第一反相器和第二反相器；第一反相器與第二反相器交叉耦合后形成內(nèi)部反饋鏈路，內(nèi)部反饋鏈路包括第一反饋鏈路和第二反饋鏈路；第一反饋鏈路為存儲0的反饋鏈路，第二反饋鏈路為存儲1的反饋鏈路；其中，第一反相器和第二反相器中互為反相的兩個器件具有不同的寬長比，和/或在內(nèi)部反饋鏈路添加能引起反饋鏈路中的反饋信號變化的目標(biāo)器件，能夠使sram存儲單元為非對稱結(jié)構(gòu)，sram存儲單元在保存0和1數(shù)據(jù)的能力以及單粒子翻轉(zhuǎn)效應(yīng)體現(xiàn)出非對稱性，在探測器接收到第一電荷的高能粒子輻照時，第一反饋鏈路存儲0的sram存儲單元中的數(shù)據(jù)發(fā)生翻轉(zhuǎn)；接收到第二電荷的高能粒子時，第二反饋電路存儲1的sram存儲單元中的數(shù)據(jù)發(fā)生翻轉(zhuǎn)，因此由多個sram存儲單元組成的探測器同時具有了兩種不同的單粒子翻轉(zhuǎn)截面，單次檢測可獲得0的翻轉(zhuǎn)數(shù)以及1的翻轉(zhuǎn)數(shù)這兩個不同的單粒子翻轉(zhuǎn)數(shù)結(jié)果，通過兩種單粒子翻轉(zhuǎn)截面和兩個單粒子翻轉(zhuǎn)數(shù)結(jié)果，能夠?qū)崿F(xiàn)更加準(zhǔn)確的高能粒子注量和高能粒子let值的反推。

6、另一方面，本發(fā)明還提供一種雙閾值單粒子效應(yīng)探測方法，應(yīng)用于上述雙閾值單粒子效應(yīng)探測器，所述雙閾值單粒子效應(yīng)探測方法包括：

7、將存儲測試數(shù)據(jù)的多個sram存儲單元放置在待測高能粒子環(huán)境中接收高能粒子輻照；所述sram存儲單元包括第一反相器和第二反相器；所述第一反相器與第二反相器交叉耦合后形成內(nèi)部反饋鏈路，所述內(nèi)部反饋鏈路包括第一反饋鏈路和第二反饋鏈路；所述第一反饋鏈路為存儲0的反饋鏈路，第二反饋鏈路為存儲1的反饋鏈路；所述第一反相器和所述第二反相器中互為反相的兩個器件具有不同的寬長比，和/或在所述內(nèi)部反饋鏈路添加能引起反饋鏈路中的反饋信號變化的目標(biāo)器件；

8、接收到第一電荷的高能粒子輻照時，第一反饋鏈路存儲0的sram存儲單元中的數(shù)據(jù)發(fā)生翻轉(zhuǎn)；

9、接收到第二電荷的高能粒子輻照時，第二反饋電路存儲1的sram存儲單元中的數(shù)據(jù)發(fā)生翻轉(zhuǎn)；

10、讀取產(chǎn)生數(shù)據(jù)翻轉(zhuǎn)的sram存儲單元中的測試數(shù)據(jù)；

11、對讀取的數(shù)據(jù)中0到1的翻轉(zhuǎn)次數(shù)以及1到0的翻轉(zhuǎn)次數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計，得到第一單粒子翻轉(zhuǎn)數(shù)和第二單粒子翻轉(zhuǎn)數(shù)；

12、根據(jù)所述第一單粒子翻轉(zhuǎn)數(shù)和第二單粒子翻轉(zhuǎn)數(shù)確定所述待測高能粒子環(huán)境中的高能粒子注量和高能粒子let值。

13、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的雙閾值單粒子效應(yīng)探測方法的有益效果與上述技術(shù)方案所述雙閾值單粒子效應(yīng)探測器的有益效果相同，此處不做贅述。

技術(shù)特征：

1.一種雙閾值單粒子效應(yīng)探測器，其特征在于，至少包括多個結(jié)構(gòu)相同的sram存儲單元，所述sram存儲單元包括第一反相器和第二反相器；所述第一反相器與第二反相器交叉耦合后形成內(nèi)部反饋鏈路，所述內(nèi)部反饋鏈路包括第一反饋鏈路和第二反饋鏈路；所述第一反饋鏈路為存儲0的反饋鏈路，第二反饋鏈路為存儲1的反饋鏈路；所述第一反相器和所述第二反相器中互為反相的兩個器件具有不同的寬長比，和/或在所述內(nèi)部反饋鏈路添加能引起反饋鏈路中的反饋信號變化的目標(biāo)器件；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述雙閾值單粒子效應(yīng)探測器，其特征在于，所述第一反相器包括第一pmos晶體管和第一nmos晶體管；所述第二反相器包括第二pmos晶體管和第二nmos晶體管；

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述雙閾值單粒子效應(yīng)探測器，其特征在于，所述sram存儲單元還包括：第三nmos晶體管和第四nmos晶體管，所述第三nmos晶體管的柵極連接字線，第三nmos晶體管的源極連接位線非，第三nmos晶體管的漏極連接所述第一反相器的控制節(jié)點；所述第四nmos晶體管的柵極連接字線，所述第四nmos晶體管的源極連接位線，所述第四nmos晶體管的漏極連接到所述第二反相器的控制節(jié)點。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述雙閾值單粒子效應(yīng)探測器，其特征在于，當(dāng)所述第一反相器和所述第二反相器中互為反相的兩個器件具有不同的寬長比時，所述第一pmos晶體管的寬長比和所述第二pmos晶體管的寬長比不同，和/或所述第一nmos晶體管的寬長比和所述第二nmos晶體管的寬長比不同。

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述雙閾值單粒子效應(yīng)探測器，其特征在于，當(dāng)在所述內(nèi)部反饋鏈路添加能引起反饋鏈路中的反饋信號變化的目標(biāo)器件時，所述第一反相器的控制節(jié)點與所述第一反相器的輸入端之間，或所述第二反相器的控制節(jié)點與所述第二反相器的輸入端之間連接有目標(biāo)器件，所述目標(biāo)器件為電阻、電容、電感或有源器件。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述雙閾值單粒子效應(yīng)探測器，其特征在于，所述雙閾值單粒子效應(yīng)探測器還包括主控制板以及設(shè)置在所述主控制板上的探測子板；所述探測子板包括多個所述sram存儲單元，多個所述sram存儲單元并聯(lián)連接，所述主控制板與上位機(jī)連接；

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述雙閾值單粒子效應(yīng)探測器，其特征在于，所述主控制板與所述探測子板可拆卸連接。

8.根據(jù)權(quán)利要求5所述雙閾值單粒子效應(yīng)探測器，其特征在于，所述探測子板包括兩個探測子板接口，所述主控制板包括第一電源、第二電源、mcu芯片以及電平轉(zhuǎn)換芯片，所述第一電源與所述探測子板相連，用于為所述探測子板供電，所述第二電源與所述mcu芯片相連，用于為所述主控制板供電，所述mcu芯片與所述上位機(jī)通信連接，所述mcu芯片與所述電平轉(zhuǎn)換芯片連接，所述電平轉(zhuǎn)換芯片與所述探測子板接口連接，所述電平轉(zhuǎn)換芯片用于對探測子板的電平和mcu芯片的電平進(jìn)行轉(zhuǎn)化，使所述mcu與所述探測子板實現(xiàn)通信；所述mcu芯片用于接收上位機(jī)發(fā)出的測試數(shù)據(jù)，并將所述測試數(shù)據(jù)發(fā)送給探測子板，所述mcu芯片用于讀取探測子板的sram數(shù)據(jù)并發(fā)送給所述上位機(jī)。

9.一種雙閾值單粒子效應(yīng)探測方法，其特征在于，應(yīng)用于權(quán)利要求1-8任意一項所述雙閾值單粒子效應(yīng)探測器，所述雙閾值單粒子效應(yīng)探測方法包括：

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述雙閾值單粒子效應(yīng)探測方法，其特征在于，所述將測試數(shù)據(jù)發(fā)送到sram存儲單元中進(jìn)行存儲之前還包括：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開一種雙閾值單粒子效應(yīng)探測器及探測方法，涉及輻照測量技術(shù)領(lǐng)域，以解決現(xiàn)有測量的高能粒子注量和高能粒子LET參數(shù)準(zhǔn)確率低的問題。雙閾值單粒子效應(yīng)探測器包括多個結(jié)構(gòu)相同的SRAM存儲單元，SRAM存儲單元包括第一反相器和第二反相器；第一反相器與第二反相器交叉耦合后形成內(nèi)部反饋鏈路，內(nèi)部反饋鏈路包括第一反饋鏈路和第二反饋鏈路；第一反相器和第二反相器中互為反相的兩個器件具有不同的寬長比，和/或在內(nèi)部反饋鏈路添加能引起反饋鏈路中的反饋信號變化的目標(biāo)器件。本發(fā)明提供的雙閾值單粒子效應(yīng)探測器用于提高測量高能粒子注量和高能粒子LET參數(shù)的準(zhǔn)確率。

技術(shù)研發(fā)人員：李博,高見頭,王春林,倪濤,王娟娟,許婷,郭燕萍,程磊,張剛
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國科學(xué)院微電子研究所
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/5/16