（1）课题来源与背景：

空间辐射环境中存在的各种高能射线粒子，如质子、电子、α 粒子、重离子等。这些高能射线或粒子入射到半导体器件中时，会发生单粒子效应，导致器件失效。单粒子效应又称单粒子事件（Single Event Effects，SEE），是高能粒子射入半导体器件后，由于电离效应所引起的一类辐射效应的总称，包括软错误和硬错误。

单粒于效应是威胁航大器安全的业要因素之 ，它的研究目前具有极度的重要要性和迫切性，航大器在空间工作的时间越来越长， 体积也越来越大， 发生单粒子效应的儿率随之增加， 集成电路包装密度增大， 使单粒子现象出现的阈值降低， 航天器系统复杂，抵御环境干扰的能力减弱，而人们对安全性可靠性的要求却日益提高， 这些因素使单粒子效应的研究受到各国的关注。

（2）研究目的与意义：

单粒子效应研究的基本目的有两个。 第一个目的是要预知空间环境中在不同轨道上工作的各种微电子学器件发生单粒子事件的几率， 为此必须了解单粒子效应发生儿率的空间分布和随时间的变化规律，准确而实际的评估它对航天器的危害。 第二个目的是通过采取有效的措施， 尽可能地降低单粒子的翻转率，避免发生闩锁现象，提高航天器的可靠性。

（3）主要论点与论据：

本方案通过嵌入式RAM CPU，结合FPGA的方案，实现单粒子效应的实验检测，SRAM型FPGA具有逻辑密度高、可重复配置、可在线编程等优点，在硬件系统完成开发以至实际使用后，还可重新编程配置更改系统设计，因而在航天航空电子系统中得到广泛使用。SRAM型FPGA器件对空间、临近空间至航空高度环境的辐射效应非常敏感，在空间粒子辐射下会发生单粒子效应（SEE），包括单粒子翻转（SEU）、单粒子功能中断（SEFI）和单粒子锁定（SEL）等，通过对抗辐射加固SRAM型FPGA器件，在分析FPGA内部电路结构SEE敏感性的基础上，系统研究器件的SEU、SEFI、SEL等单粒子效应测试方法，利用重离子加速器开展辐照试验验证，全面获得了配置存储器、块存储器和用户触发器等敏感模块的单粒子效应特性，并对试验结果进行讨论和分析，旨在为空间用SRAM型FPGA的单粒子特性全面测试评估。

（4）创见与创新：

单板通过422接口与上位机进行通信，实时检测实验状态，可靠传输实验数据。上位机采用图形化设计，操作简单，可视化图标可协助数据分析。上位机支持用户认证，可提高实验的安全性。上位机支持测试脚本，可实现自动化测试

（5）社会经济效益：

单粒子效应的实验研究基本有空间试验和地面模拟实验二种途径。 空间试验是借助于搭载卫星在一个完全真实的辐射环境下进行的实际测量，其结果的真实和可信勿庸置疑。但由于空间实验的费用昂贵，试验周期长，且实验参数也不易控制，因而空间实验的次数和规模都受到局限。

地面模拟实验是在地面上再现空间环境过程， 是研究环境所引起的效应的有力手段， 也是一个经济的有效方法， 它一方面可以节省试验费用，一方面也可使研究进一步深化，地面模拟是在人为控制的实验条件下进行的，可以根据需要逐个的选择单一因素活多个因素同时进行实验，也可以在同一条件下反复进行实验，这有利于全面细致的了解单粒子效应的物理过程，有利于机理的研究。地面模拟的实验费用远较空间实验为低。 因此地面模拟不仅是空间测量的一种补充手段， 而且也是空间测量所不能替代的。

空间真实的环境往往是非常复杂的， 而且是多种因素相互关联， 因此地面的模拟实验不可 能完全逼真， 模拟条件应尽可能地反映客观现象的本质。 也就是说，模拟实验的结果和价值取 决于地面模拟条件与空间真实条件的等效性， 这包括时间等效性和能量等效性问题。和空间实际条件相比，加速器提供的粒子通量要高得多， 航天器在空间很长时间里累积的通量。 在加速器上很短的时间即能达到， 这种长时间低通量和短时间高通量之间的等效性问题是地面模拟需要解决的问题。