[发明专利]一种基于关节机器人的单粒子效应测试装置及方法

说明书

本发明涉及一种基于关节机器人的单粒子效应测试装置及方法，该装置包括试验桌，还包括：器件支架，设置在试验桌的第一侧，用于摆放测试器件；测量单元，设置在与器件支架相邻的试验桌第二侧，用于记录和测量测试器件上单个或多个待测芯片的位置信息和高度信息；辐照单元，设置在与器件支架相邻的试验桌第三侧，用于输出离子束流；关节机器人，设置在器件支架、测量单元和辐照单元包围的试验桌上，关节机器人上设有器件夹具，关节机器人通过器件夹具夹取摆放在器件支架上的测试器件，并实现测试器件的空间位置平移和转动操作。本发明能够显著地提高单粒子效应测试的准确性、稳定性和效率，而且可以节省束流时间，大幅度节省用户的试验费用。

技术领域

本发明涉及一种宇航器件，尤其是关于一种基于关节机器人的单粒子效应测试装置及方法。

背景技术

当宇宙射线中高能离子与宇航器件相互作用时，会在半导体器件中产生一个电流脉冲。如果收集的电荷大于临界电荷，电路将会翻转。由于一个粒子就有可能引起单粒子翻转，因此把这一现象称为单粒子效应。单粒子效应会对宇航器件造成软件错误或位翻转、闭锁、烧毁等危害，扰乱航天器的正常工作，甚至导致灾难性的后果。目前，利用重离子加速器产生的高能重离子对宇航器件进行单粒子效应测试，可以推测出宇航器件在空间环境中的单粒子效应。

重离子加速器可以通过选择离子的种类、能量和通量，从而进行全面细致的研究，同时也可以通过单粒子效应检测，验证宇航器件是否可以在轨不发生单粒子效应事故。由于重离子加速器的通量高，且在空间几年的累积通量，因此可以在重离子加速器上很短时间达到统计粒子数。目前在全球重离子加速器检验已经成为宇航器件一项重要的考核。国内能够做单粒子检测的单位有只有两家，随着近年来发射的卫星越来越多，单粒子试验的需求越来越多，每年申请的试验机时远远大于实际批准的试验机时，试验机时供应已不能满足航天需求。因此在试验机时有限的条件下，提高单粒子效应测试效率是唯一解决途径。

单粒子效应测试分为真空和大气两种条件：当离子能量低(离子能量不够不足以穿透真空窗)，只能在真空靶室内进行；当离子能量高，就不需要在真空靶室内进行。由于大气条件不需要真空环境，因此试验效率和稳定性更高。

目前大气条件的单粒子效应测试方案是将宇航器件固定在一个四维平台上，四维平台可以实现单个线路板的空间位置移动和旋转操作。大气环境下单粒子效应测试需要检测的试验数据，除去离子种类、能量和通量外，试验过程中需要测量的数据包括辐照芯片的位置和高度、空气层距离(芯片表面到束流窗的距离)和旋转的角度。现有单粒子效应测试方案中辐照芯片的位置是通过激光器来定位，但由于辐照芯片的高度在宇航器件上高度不一致，测试时辐照芯片的位置不一样，空气层也不一样，因此每一次只能测试一个芯片。现有单粒子效应测试方案中辐照芯片的高度是通过卡尺或直尺来测量，但由于辐照芯片经常凸起或凹陷，敏感区高低相差很大，单一个辐照点的高度很难准确测量。此外，由于单粒子效应测试在试验终端是有辐照存在，有束流时人必须不在现场，因此每次需要切断束流，试验人员才能进去试验终端进行测量和调整，再回到远程测试室进行。这样频繁反复，试验效率特别低。因此研发出自动化程度高、测量精准、效率高和稳定性好的试验设备成为了迫切需求。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种基于关节机器人的单粒子效应测试装置及方法，以提高单粒子效应测试的准确性、稳定性以及效率。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种基于关节机器人的单粒子效应测试装置，包括试验桌，还包括：器件支架，设置在所述试验桌的第一侧，用于摆放测试器件；测量单元，设置在与所述器件支架相邻的所述试验桌第二侧，用于记录和测量所述测试器件上单个或多个待测芯片的位置信息和高度信息；辐照单元，设置在与所述器件支架相邻的所述试验桌第三侧，用于输出离子束流；关节机器人，设置在所述器件支架、测量单元和辐照单元包围的所述试验桌上，所述关节机器人上设有器件夹具，所述关节机器人通过所述器件夹具夹取摆放在所述器件支架上的测试器件，并实现所述测试器件的空间位置平移和转动操作。