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World File Search System宇宙射线
光电管和光电管 PT-10 1963
本手册中介绍的光敏设备是用于扩展人类视觉的用途极为广泛的工具。过去几十年中开发的各种类型的设备使得人类眼睛的非凡检测和观察能力可以匹敌甚至超越许多（如果不是全部的话）能力。这些设备对光谱中所有颜色的敏感度都超过了眼睛，甚至可以穿透可见光区域，进入紫外线和红外线。它们可以观察飞行中的子弹或跟踪宇宙射线粒子。它们可以伴随火箭进入外太空或探索钻入地壳深处的洞。这些设备的可用性已导致广泛的实际应用。真空光电管主要用于辐射测量。气体型光电管通过将记录在胶片上的声音模式转换为电信号，使在电影中添加声音成为可能。倍增光电管具有巨大的放大能力，广泛应用于光电测量和控制设备以及日益发展的闪烁计数领域。光电管由于其简单、成本低、灵敏度高，在工业光电控制领域应用最为广泛。
综述——宽带隙和超宽带隙半导体的辐射损伤
宽带隙半导体 SiC 和 GaN 已经作为功率器件商业化，用于汽车、无线和工业电源市场，但它们在太空和航空电子应用中的应用受到重离子暴露后易发生永久性性能退化和灾难性故障的阻碍。这些宽带隙功率器件的太空认证工作表明，它们易受无法屏蔽的高能重离子空间辐射环境（银河宇宙射线）的损坏。在太空模拟条件下，GaN 和 SiC 晶体管在其额定电压的约 50% 下表现出故障敏感性。同样，在重离子单粒子效应测试条件下，SiC 晶体管容易受到辐射损伤引起的性能退化或故障，从而降低了它们在太空银河宇宙射线环境中的实用性。在 SiC 基肖特基二极管中，在额定工作电压的 ∼ 40% 时观察到灾难性的单粒子烧毁 (SEB) 和其他单粒子效应 (SEE)，并且在额定工作电压的 ∼ 20% 时漏电流出现不可接受的下降。超宽带隙半导体 Ga 2 O 3 、金刚石和 BN 也因其在电力电子和日盲紫外探测器中的高功率和高工作温度能力而受到探索。从平均键强度来看，Ga 2 O 3 似乎比 GaN 和 SiC 更能抵抗位移损伤。金刚石是一种高度抗辐射的材料，被认为是辐射探测的理想材料，特别是在高能物理应用中。金刚石对辐射暴露的响应在很大程度上取决于生长的性质（自然生长与化学气相沉积），但总体而言，金刚石对高达几 MGy 的光子和电子、高达 10 15（中子和高能质子）cm − 2 和 > 10 15 介子cm − 2 的辐射具有抗辐射能力。BN 对高质子和中子剂量也具有抗辐射能力，但由于中子诱导损伤，h-BN 会从 sp 2 杂化转变为 sp 3 杂化，并形成 c-BN。宽带隙和超宽带隙半导体对辐射的响应，尤其是单粒子效应，还需要更多的基础研究。© 2021 电化学学会（“ ECS ” ）。由 IOP Publishing Limited 代表 ECS 出版。[DOI：10.1149/2162-8777/ abfc23 ]
网络物理测试在发展弹性外星栖息地
抽象的外星长期栖息地系统（此后称为栖息地系统）需要开创性的技术进步，以克服隔离和具有挑战性的环境引入的极端需求。栖息地系统必须按照连续的破坏性条件下的意图运行。设计需要具有挑战性的环境将在栖息地系统上（例如，野生温度波动，银河宇宙射线，破坏性灰尘，震荡，振动和太阳粒子事件）上放置的要求代表了这项努力中最大的挑战之一。这个工程问题需要我们设计和管理栖息地系统具有弹性。系统的弹性需要一种全面的方法，该方法通过设计过程来解释中断，并适应它们的运行方式。随着栖息地系统的发展 - 随着物理规模，复杂性，人口和连通性的成长以及操作的多样化，它必须继续保持安全和弹性。在这项努力中，我们应该利用在开发响应灾难性自然危害，自动机器人机器人平台，智能建筑，网络物理测试，复杂的系统以及诊断系统以及智能健康管理预后的反应的民事基础设施中学到的经验教训。这项研究强调了系统弹性和网络物理测试在应对开发栖息地系统的巨大挑战方面的重要性。简介将人类送往月球的追求（这是停留的时候），火星已经参与了世界太空社区。这场现代太空竞赛最终将导致长期解决。2015年，美国宇航局发布了其在火星上建立长期定居点的计划：“我们为人们的工作，学习，运作和可持续地居住在地球以外的地球长期以外的时间都为人们寻求能力。” NASA（2015）。人类面临着新的挑战。，我们准备好在地球以外建立永久性的人类定居点了吗？外星栖息地系统需要开创性的技术进步，以克服隔离和极端环境引入的前所未有的需求。长期栖息地系统（此后称为栖息地系统）必须在连续的破坏性条件和有限的资源下按预期运行。设计极端环境将放置在栖息地系统上的要求，例如野生温度波动，银河宇宙射线，破坏性灰尘，灭气体撞击（直接或间接），振动和太阳粒子事件，呈现
在存在临时或永久缺陷的情况下进行量子误差校正的自适应表面代码
无论是在制造阶段还是在量子组合过程中，例如由于诸如宇宙射线之类的高能量事件，因此构成错误校正代码的Qubits可能会呈现。此类缺陷可能对应于单个Qubits或簇，并可能充分破坏代码以生成逻辑错误。在本文中，我们探索了一种新型的自适应方法，用于在有缺陷的晶格上进行表面代码量子误差校正。我们表明，结合适当的缺陷检测算法算法和确定区域的隔离，使人们可以以量子代码量的大小保留量子误差校正的优势，而量子的费用为量子的尺寸，该量子尺寸与缺陷大小相比。我们的数字表明，代码的阈值不必受到显着影响；例如，对于某个SceNario，在每个逻辑量子位中以相对较高的速率反复出现小缺陷，噪声阈值为2。7％（与2.9％）。我们还与强大的子阈值缩放相关，仅降低了缺陷尺寸的代码距离。这些结果为大规模量子计算机的实验实施铺平了道路，在该实施中将是不可避免的。
回顾——辐射单粒子效应中的机会……
辐射效应对 SiC 和 GaN 电力电子器件的可靠性有着至关重要的影响，必须了解辐射效应对于涉及暴露于各种电离和非电离辐射的太空和航空电子应用的影响。虽然这些半导体表现出对总电离剂量和位移损伤效应的出色辐射硬度，但 SiC 和 GaN 功率器件容易受到单粒子效应 (SEE) 的影响，这种效应是由无法屏蔽的高能重离子空间辐射环境 (银河宇宙射线) 引起的。这种性能下降发生在额定工作电压的 50% 以下，需要在降额电压下操作 SiC MOSFET 和整流器。业界还将陆地宇宙辐射 (中子) 引起的 SEE 确定为在飞机上使用 SiC 基电子产品的限制因素。在本文中，我们回顾了对这些材料进行全面系统评估的前景和机会，以了解这些影响的起源和可能的缓解措施。© 2021 电化学学会 (“ ECS ”)。由 IOP Publishing Limited 代表 ECS 出版。[DOI：10.1149/2162-8777/ ac12b8]
适用于太空应用的总功率喇叭耦合 150 GHz LEKID 阵列
摘要。我们开发了两组工作在 D 波段的集总元件动能电感探测器阵列，并针对旨在精确测量宇宙微波背景 (CMB) 的卫星任务的低辐射背景条件进行了优化。第一个探测器阵列对通过单模波导和波纹馈源喇叭耦合的入射辐射的总功率敏感，而第二个探测器阵列由于正交模式换能器而对辐射的极化敏感。在这里，我们重点介绍总功率探测器阵列，它适用于例如精确测量 CMB 的非极化光谱畸变，其中检测两种极化可提供灵敏度优势。我们描述了阵列设计、制造和封装的优化、暗和光学特性以及用于光学测试的黑体校准器的性能。我们表明，在 3.6 K 黑体的辐射背景下，阵列中的几乎所有探测器的光子噪声都是有限的。这一结果，加上 OLIMPO 飞行所展示的对宇宙射线撞击的弱灵敏度，验证了在精确的空间 CMB 任务中使用集中元件动能电感探测器的想法。
气凝胶支撑裂变材料的辐射特性...
在载人火星任务的背景下，描述了裂变碎片火箭发动机概念的电离辐射特性。这种推进系统利用悬浮在气凝胶基质中的微米级裂变燃料颗粒，可以在高功率密度（> kW/kg）下实现非常高的比冲量（> 10 6 s）。裂变芯位于电磁铁孔内，并位于外部中子减速剂材料内。低密度气凝胶可以对燃料颗粒进行辐射冷却，同时最大限度地减少与裂变碎片的碰撞损失，与以前的概念相比，可以更有效地利用裂变燃料产生推力。本文介绍了来自外部（例如银河宇宙射线）和内部（反应堆）源的宇航员机组人员的稳态电离辐射当量剂量的估计值。航天器设计包括一个离心概念，其中过境居住舱围绕航天器的重心旋转，为机组人员提供人工重力，并与核心分离。我们发现，裂变碎片推进系统与离心相结合可以缩短过境时间，降低等效辐射剂量，并降低长期暴露于微重力环境的风险。这种高比重脉冲推进系统将使其他载人快速过境、高 delta-V 行星际任务成为可能，其有效载荷质量分数远高于替代推进结构（化学和太阳能电力）。
关于使用软伽马辐射来表征预
表征功率器件的击穿前行为对于故障机制的寿命建模至关重要，其中主要驱动力是碰撞电离。特别地，设计坚固的功率器件并定义其安全工作区需要定量表征反向偏置结中的电荷倍增。这对于像陆地宇宙射线产生的单粒子烧毁 (SEB) 这样的机制尤其必不可少，其中撞击辐射通过碰撞电离在反向偏置器件中产生大量电荷，该电荷被传输并最终通过局部电场倍增。对抗 SEB 的主要技术措施是在设计阶段进行现场定制以及在器件使用过程中降低反向/阻塞偏置。在这种情况下，通常使用载流子倍增开始的电压偏置作为定义工作条件下电压降额标准的标准 [1、2]。在实际应用中，降额系数通常在器件额定电压 V rated 的 50% 到 80% 之间。定义正确的降额系数至关重要。如果设置得太低，则需要具有更高 V 额定值的器件，从而导致更高的损耗和成本。相反，如果设置得太高，则导致的现场故障率可能变得过高。目前，降额系数是通过寿命测试或
氮化镓（GaN）中质子反冲离子的LET和射程特性
近年来，氮化镓 (GaN) 高电子迁移率晶体管 (HEMT) 受到航天电子界越来越多的关注。尽管 GaN 的电子质量优于 Si，电子迁移率更高，热导率优于砷化镓 (GaAs)，但后者的辐射硬度研究已有数十年 [1]，并且普遍得到充分了解。航天电子设备面临的主要威胁之一是重离子轰击引起的单粒子效应 (SEE)。虽然大多数此类事件是由银河宇宙射线 (GCR) 造成的，但这些粒子的能量通常比实验室环境中产生的更高。作为一种折衷方案，人们使用低能离子来产生类似的效果。通过这些重离子测试，结合工程控制和统计模型，通常可以可靠地预测电子设备的辐射硬度。在过去的 15 年里，人们对 GaN 设备 [2-7] 的 SEE 和位移损伤剂量 (DDD) 进行了广泛的研究和测试。不幸的是，即使是这些低能量重离子也只有全球少数几家工厂生产。一种更常见的高能粒子是质子。在医疗行业中，约 200 MeV 的质子被大量用于治疗和诊断目的，与重离子相比，它相对容易获得 [8]。许多研究
弹性设计和操作策略...
独立于地球的永久性外星栖息地系统必须在持续的破坏性条件下、地球支持极其有限和无人驾驶时间延长的情况下按预期运行。设计满足极端环境（例如剧烈的温度波动、银河宇宙射线、破坏性尘埃、流星体撞击（直接或间接）、振动和太阳粒子事件）对长期深空栖息地的要求是这项工作中最大的挑战之一。这种背景要求我们必须建立专门知识和技术来构建具有弹性的栖息地系统。弹性不仅仅是稳健性或冗余性：它是一种系统属性，它通过设计选择和维护过程来考虑预期和意外的干扰，并在运行中适应它们。我们目前缺乏在栖息地系统中实现高水平弹性所需的框架和技术。弹性外星栖息地研究所 (RETH i) 的使命是利用现有的新技术提供态势感知和自主性，从而设计出能够适应、吸收和快速恢复预期和意外中断的栖息地。我们正在建立完全虚拟和耦合的物理虚拟模拟功能，这将使我们能够探索各种潜在的深空智能栖息地配置和操作模式。