空間質(zhì)子直接和非直接電離引發(fā)單粒子效應(yīng)的地面等效評(píng)估試驗(yàn)方法

于慶奎，王賀，曹爽，孫毅，羅磊，呂賀，梅 博，莫日根，張洪偉，唐民，劉淑芬，韓金華，郭 剛，羅尹虹

（1.中國(guó)航天宇航元器件工程中心，北京 100029；2.北京控制工程研究所，北京 100080；3.中國(guó)原子能科學(xué)研究院，北京 102413；4.西北核技術(shù)研究所，西安 710024；5.國(guó)防科技工業(yè)抗輻照應(yīng)用技術(shù)創(chuàng)新中心，北京 100029）

0 引言

航天器工作在空間輻射環(huán)境中，其使用的半導(dǎo)體器件性能會(huì)因輻射效應(yīng)發(fā)生瞬時(shí)或永久性改變，給航天器長(zhǎng)期穩(wěn)定可靠工作帶來(lái)隱患。因此，半導(dǎo)體器件在宇航應(yīng)用前必須進(jìn)行輻射效應(yīng)評(píng)估，以便進(jìn)行針對(duì)性加固設(shè)計(jì)。

器件空間輻射效應(yīng)包括單粒子效應(yīng)、電離總劑量效應(yīng)和位移損傷效應(yīng)?？梢l(fā)單粒子效應(yīng)的空間帶電粒子覆蓋從原子序數(shù)1（氫）到92（鈾）的自然界所有元素，且為連續(xù)能譜，最高能量可達(dá)TeV。帶電粒子的線性能量傳輸（linear energy transfer,LET）決定了其引起單粒子效應(yīng)的能力。針對(duì)空間重離子（原子序數(shù)≥2）直接電離引起的單粒子效應(yīng)，國(guó)內(nèi)外研究建立了基于LET 等效的模擬試驗(yàn)方法[1-4]，在加速器上采用5種左右不同LET 值的離子進(jìn)行試驗(yàn)，測(cè)量出器件單粒子效應(yīng)截面隨入射離子LET值的變化，再結(jié)合空間帶電粒子LET譜，可預(yù)計(jì)空間軌道中連續(xù)能譜的多種帶電粒子直接電離引起的單粒子效應(yīng)發(fā)生率[5]?？臻g帶電粒子大部分是質(zhì)子——銀河宇宙線中85%為質(zhì)子；太陽(yáng)宇宙線中質(zhì)子占90%以上；在地球輻射帶中，空間帶電粒子的主要成分是質(zhì)子和電子[6]。隨著特征尺寸的減小，新型器件對(duì)單粒子效應(yīng)趨向敏感，質(zhì)子引起的單粒子效應(yīng)不可忽視。航天器在軌測(cè)量數(shù)據(jù)表明，有器件單粒子效應(yīng)是由質(zhì)子引起的。例如，對(duì)0.15/0.12 μm CMOS工藝制造的300萬(wàn)門(mén)SRAM 型FPGA 進(jìn)行在軌單粒子翻轉(zhuǎn)測(cè)量，其衛(wèi)星軌道參數(shù)為650 km/98°（軌道半長(zhǎng)軸/軌道傾角，下同），結(jié)果在1個(gè)月內(nèi)FPGA 配置區(qū)共發(fā)生單粒子翻轉(zhuǎn)92次，且絕大部分發(fā)生在南大西洋異常區(qū)。由于南大西洋異常區(qū)的帶電粒子中質(zhì)子占絕大部分，故判斷南大西洋異常區(qū)發(fā)生的單粒子翻轉(zhuǎn)是由質(zhì)子引起的。

質(zhì)子的LET值與其能量有關(guān)，在Si中最大約為0.5 MeV·cm2/mg，對(duì)應(yīng)的質(zhì)子能量在55 keV 左右，該能量范圍的質(zhì)子通常被稱(chēng)為低能質(zhì)子。隨質(zhì)子能量繼續(xù)增加其LET值逐漸減小，如100 MeV 質(zhì)子的LET值約為0.1 MeV·cm2/mg，而高能量質(zhì)子與Si 和W 核反應(yīng)產(chǎn)物的LET 值分別可達(dá)15 MeV·cm2/mg和35 MeV·cm2/mg[7]，故對(duì)于單粒子效應(yīng)敏感器件而言，可發(fā)生由低能質(zhì)子直接電離引起的單粒子效應(yīng)和由高能質(zhì)子核反應(yīng)產(chǎn)物（非直接電離）引起的單粒子效應(yīng)[8-12]。先進(jìn)納米工藝器件的單粒子翻轉(zhuǎn)閾值較低（≤0.5 MeV·cm2/mg），質(zhì)子直接和非直接電離都可能導(dǎo)致此類(lèi)器件的單粒子翻轉(zhuǎn)。然而，目前缺乏針對(duì)空間連續(xù)能譜質(zhì)子引起器件單粒子效應(yīng)的評(píng)估試驗(yàn)方法，為了滿(mǎn)足航天器用器件抗輻射保證的需求，有必要建立空間連續(xù)能譜質(zhì)子引起單粒子效應(yīng)的地面等效評(píng)估試驗(yàn)方法。

本文以40 nm 和65 nm CMOS 工藝SRAM為樣品，進(jìn)行低能質(zhì)子、高能質(zhì)子以及重離子輻照的單粒子效應(yīng)試驗(yàn)，并在分析討論后提出空間連續(xù)能譜質(zhì)子引起的單粒子效應(yīng)的地面模擬試驗(yàn)方法，包括質(zhì)子直接和非直接電離引起單粒子效應(yīng)的等效試驗(yàn)方法，可實(shí)現(xiàn)器件在軌單粒子效應(yīng)的預(yù)計(jì)評(píng)估。

1 低能質(zhì)子直接電離、高能質(zhì)子非直接電離和重離子直接電離引起的單粒子效應(yīng)試驗(yàn)

1.1 試驗(yàn)樣品和試驗(yàn)條件

1.1.1 試驗(yàn)樣品

試驗(yàn)樣品為2款SRAM器件，一款為40 nm CMOS工藝制造的容量為20 Mbit 的SRAM，另一款為65 nm CMOS工藝制造的SRAM，以下分別簡(jiǎn)稱(chēng)40 nm SRAM 和65 nm SRAM。

試驗(yàn)前，樣品開(kāi)帽，露出芯片。

1.1.2 試驗(yàn)用粒子

1）低能質(zhì)子直接電離試驗(yàn)用質(zhì)子

在北京大學(xué)串列靜電加速器上進(jìn)行低能質(zhì)子試驗(yàn)。用SRIM2003軟件計(jì)算質(zhì)子LET值隨能量的變化，結(jié)果見(jiàn)圖1。

圖1 質(zhì)子在Si中LET值隨其能量的變化Fig.1 The LET value of protonsin Si against the energy

由圖1可以看出，隨質(zhì)子能量的增加其LET值先增加后降低，質(zhì)子能量為55 keV 左右時(shí)，LET值達(dá)到最大，約為0.54 MeV·cm2/mg，然后質(zhì)子LET值隨著質(zhì)子能量的增加而降低。LET 值大的質(zhì)子更容易通過(guò)直接電離引起單粒子效應(yīng)，因此需要測(cè)量到達(dá)器件敏感區(qū)的能量為55 keV 質(zhì)子引起的單粒子效應(yīng)。而靜電加速器提供的質(zhì)子初始能量為2 MeV，故需用降能片由高能量質(zhì)子降能獲得低能量質(zhì)子。Al是常用降能材料之一，圖2 給出了不同能量質(zhì)子在Al中的射程。根據(jù)圖2數(shù)據(jù)可計(jì)算出由2 MeV 質(zhì)子降能獲得55 keV 質(zhì)子需要厚度為41.13μm 的Al膜降能片。

圖2 質(zhì)子在Al 和空氣中的射程隨其能量的變化Fig.2 The range of a proton in Al and in air against the energy

芯片表面存在金屬化層和鈍化層，且不同器件的芯片表面金屬化層和鈍化層厚度不同，這里假設(shè)芯片表面金屬化層和鈍化層厚度等效于10 μm 鋁，則考慮它們的存在后需要的降能片厚度為31.13μm。加工制作這樣厚度的降能片雖然理論上是可行的，但實(shí)際操作比較困難且費(fèi)用較高。另外，為了進(jìn)行在軌單粒子翻轉(zhuǎn)率預(yù)計(jì)，須試驗(yàn)給出單粒子翻轉(zhuǎn)截面隨質(zhì)子能量變化曲線，這就需要在多個(gè)不同LET值下進(jìn)行單粒子翻轉(zhuǎn)測(cè)量。假設(shè)要測(cè)量LET值為0.4 MeV·cm2/mg的質(zhì)子直接電離引起的單粒子翻轉(zhuǎn)，根據(jù)圖1計(jì)算出到達(dá)器件敏感區(qū)的質(zhì)子能量應(yīng)為200 keV 或者17 keV；而由2 MeV 質(zhì)子降能獲得200 keV 和17 keV 質(zhì)子，所需Al膜降能片的厚度分別為29.90μm 和31.43μm，且為了覆蓋整個(gè)芯片，降能片橫向尺寸至少在2 mm×2 mm 以上，但制作長(zhǎng)、寬和厚度約為2 mm×2 mm×31.43μm 的Al膜降能片是比較困難的，工程操作上不可行。綜上，采用Al膜降能片來(lái)由高能質(zhì)子降能獲得所需低能質(zhì)子的方法并不可取，故本研究決定采用空氣作為降能材料。圖2中亦給出了不同能量質(zhì)子在空氣中的射程。仍以上述需求為例，暫不考慮芯片表面金屬化層和鈍化層厚度，根據(jù)圖2數(shù)據(jù)可計(jì)算出，由2 MeV 質(zhì)子降能獲得17、55、200 keV 質(zhì)子需要的空氣層厚度分別為63.0、66.3、68.4 mm。這樣的空氣層厚度是完全可以精確控制的，具有工程可操作性。

2）高能質(zhì)子非直接電離試驗(yàn)用質(zhì)子

理論上，地面試驗(yàn)用質(zhì)子的能量應(yīng)覆蓋空間質(zhì)子能量范圍。用ForeCAST軟件[13]計(jì)算低地球軌道（650 km/98°）和地球同步軌道（35 786 km/0°）的質(zhì)子微分能譜，計(jì)算條件為：太陽(yáng)活動(dòng)最小時(shí)的輻射帶質(zhì)子模型AP8MIN 及CREAME86銀河宇宙線模型，無(wú)太陽(yáng)耀斑發(fā)生，3 mm(Al)屏蔽。計(jì)算結(jié)果見(jiàn)圖3?？梢钥闯?，低地球軌道質(zhì)子能量范圍在0.01～105MeV 之間，基本是連續(xù)能譜。

圖3 低地球軌道和地球同步軌道質(zhì)子微分能譜Fig.3 Proton differential energy spectra of the minimum solar activity shielded by 3 mm aluminum in LEO(650 km/98°)and GEO(35 786 km/0°)

質(zhì)子非直接電離引起單粒子效應(yīng)的能力直接與質(zhì)子核反應(yīng)產(chǎn)物的LET 值有關(guān)，為了解決地面加速器所能提供的質(zhì)子源很難覆蓋空間質(zhì)子能量范圍的問(wèn)題，需分析質(zhì)子核反應(yīng)產(chǎn)物最大LET 值與質(zhì)子能量的關(guān)系。采用蒙特卡羅法計(jì)算能量從1 MeV到1 GeV 的質(zhì)子與Si核反應(yīng)產(chǎn)物的最大LET值，結(jié)果見(jiàn)圖4?？梢钥闯觯|(zhì)子與Si核反應(yīng)產(chǎn)物的最大LET值隨入射質(zhì)子能量的增加而增加，在質(zhì)子能量為200 MeV 左右基本達(dá)到最大值，因此，選擇0～200 MeV 質(zhì)子進(jìn)行輻照試驗(yàn)可基本實(shí)現(xiàn)對(duì)空間質(zhì)子非直接電離效應(yīng)的覆蓋。本研究的高能質(zhì)子單粒子效應(yīng)試驗(yàn)在中國(guó)原子能科學(xué)研究院100 MeV 質(zhì)子回旋加速器和瑞士保羅謝勒研究所（Paul Scherrer Institute,PSI）質(zhì)子加速器上進(jìn)行。

圖4 蒙特卡羅法計(jì)算不同能量質(zhì)子與Si核反應(yīng)產(chǎn)物的最大LET 值Fig.4 The maximum LET value of the reaction products of protons of different energies and Si nucleuses calculated by Monte Carlo method

將本研究用于低能質(zhì)子直接電離和高能質(zhì)子非直接電離引起單粒子效應(yīng)試驗(yàn)所用質(zhì)子源匯總于表1。

表1 試驗(yàn)用質(zhì)子源Table 1 The proton sourcesused in thetest

3）試驗(yàn)用重離子

在中國(guó)原子能科學(xué)研究院串列靜電加速器上進(jìn)行重離子單粒子效應(yīng)試驗(yàn)。試驗(yàn)用重離子見(jiàn)表2。

表2 試驗(yàn)用重離子Table 2 The heavy ionsused in the test

1.1.3 單粒子翻轉(zhuǎn)測(cè)量和數(shù)據(jù)處理方法

試驗(yàn)中，質(zhì)子和重離子束垂直入射芯片表面，實(shí)時(shí)檢測(cè)器件發(fā)生的單粒子翻轉(zhuǎn)。根據(jù)單粒子翻轉(zhuǎn)數(shù)n(E)、n(LET)以及質(zhì)子注量Φ(E)、重離子注量Φ(LET)，利用式(1)計(jì)算由質(zhì)子輻照引起的單粒子翻轉(zhuǎn)截面σ(E)，利用式(2)計(jì)算由重離子輻照引起的單粒子翻轉(zhuǎn)截面σ(LET)：

式中N為SRAM 容量。

1.2 試驗(yàn)結(jié)果

1.2.1 低能質(zhì)子直接電離引起的單粒子翻轉(zhuǎn)試驗(yàn)結(jié)果

2只40 nm SRAM樣品的低能質(zhì)子輻照單粒子翻轉(zhuǎn)試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖5。圖中入射質(zhì)子能量為根據(jù)初始質(zhì)子能量和空氣層厚度計(jì)算出的到達(dá)芯片表面的質(zhì)子能量，可以看出，在質(zhì)子能量為1 MeV 左右時(shí)器件的單粒子翻轉(zhuǎn)截面達(dá)到峰值，而1 MeV 質(zhì)子經(jīng)過(guò)表面金屬化層和氧化層進(jìn)入器件敏感區(qū)的能量達(dá)到55 keV 左右，因此，判斷這是由質(zhì)子直接電離引起的翻轉(zhuǎn)。

圖5 40 nm SRAM 的低能質(zhì)子輻照單粒子翻轉(zhuǎn)截面測(cè)量結(jié)果Fig.5 Measurement results of low energy proton irradiated SEU crosssection for 40 nm SRAM

1.2.2 高能質(zhì)子非直接電離引起的單粒子翻轉(zhuǎn)試驗(yàn)結(jié)果

2只40 nm SRAM樣品的高能質(zhì)子輻照單粒子翻轉(zhuǎn)試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖6，為便于比較，圖中同時(shí)給出圖5中的低能質(zhì)子輻照試驗(yàn)數(shù)據(jù)（以紅色虛線框出），可以看出，40 nm SRAM由高能質(zhì)子核反應(yīng)引起的單粒子翻轉(zhuǎn)飽和截面在10-14cm2·bit-1量級(jí)，而由低能質(zhì)子直接電離引起的單粒子翻轉(zhuǎn)截面峰值在10-10cm2·bit-1量級(jí)。這說(shuō)明不能忽視由低能質(zhì)子直接電離引起的單粒子效應(yīng)。

65 nm SRAM的高能質(zhì)子輻照單粒子翻轉(zhuǎn)試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖7，由高能質(zhì)子核反應(yīng)引起的單粒子翻轉(zhuǎn)截面隨入射質(zhì)子能量的變化規(guī)律基本符合威布爾分布：擬合的翻轉(zhuǎn)飽和截面σ(E)=3.8×10-14(cm2/bit)；翻轉(zhuǎn)能量閾值E0=1.3 MeV；擬合曲線形狀參數(shù)d=0.962 65和k=0.114 92。

圖6 40 nm SRAM 的高能質(zhì)子輻照單粒子翻轉(zhuǎn)截面測(cè)量結(jié)果Fig.6 Measurement results of high energy proton irradiated SEU crosssection for 40 nm SRAM

圖7 65 nm SRAM 的高能質(zhì)子輻照單粒子翻轉(zhuǎn)截面測(cè)量結(jié)果Fig.7 Measurement results of high energy proton irradiated SEU crosssection for 65 nm SRAM

1.2.3 重離子直接電離引起的單粒子翻轉(zhuǎn)試驗(yàn)結(jié)果

65 nm SRAM的重離子輻照單粒子翻轉(zhuǎn)試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖8，重離子直接電離引起的單粒子翻轉(zhuǎn)截面隨入射重離子LET 值的變化規(guī)律基本符合威布爾分布：擬合的翻轉(zhuǎn)飽和截面σ(LET)=6.1×10-9(cm2/bit)；翻轉(zhuǎn)LET閾值Xc=0.31(MeV·cm2·mg-1)；擬合曲線形狀參數(shù)d=2.21和k=1.409 76。

圖8 65 nm SRAM 的重離子輻照單粒子翻轉(zhuǎn)截面測(cè)量結(jié)果Fig.8 Measurement results of heavy ion irradiated SEU cross section for 65 nm SRAM

1.3 在軌單粒子翻轉(zhuǎn)率預(yù)計(jì)

1.3.1 由質(zhì)子核反應(yīng)引起的在軌單粒子翻轉(zhuǎn)率預(yù)計(jì)

根據(jù)圖7的威布爾擬合數(shù)據(jù)，得到65 nm SRAM由質(zhì)子核反應(yīng)引起的單粒子翻轉(zhuǎn)飽和截面和翻轉(zhuǎn)能量閾值，根據(jù)地面試驗(yàn)數(shù)據(jù)，結(jié)合空間軌道質(zhì)子能譜，可計(jì)算出

式中：Rp為由質(zhì)子核反應(yīng)引起的在軌單粒子翻轉(zhuǎn)率，(bit-1·d-1)；Emax為空間質(zhì)子最大能量，MeV；E0為器件單粒子翻轉(zhuǎn)能量閾值，MeV；?(E)為空間軌道質(zhì)子微分能譜，(cm-2·MeV-1·d-1)。

利用ForeCAST軟件計(jì)算65 nm SRAM 由質(zhì)子核反應(yīng)引起的在軌單粒子翻轉(zhuǎn)率，結(jié)果見(jiàn)表3，表中數(shù)據(jù)為器件在3 mm(Al)屏蔽下的計(jì)算結(jié)果，下同。

表3 65 nm SRAM由質(zhì)子核反應(yīng)引起的在軌單粒子翻轉(zhuǎn)率Table 3 In-orbit SEU rate of 65 nm SRAM induced by proton nuclear reactions

1.3.2 質(zhì)子直接電離引起的在軌單粒子翻轉(zhuǎn)率預(yù)計(jì)

根據(jù)圖8的威布爾擬合數(shù)據(jù)，得到65 nm SRAM由重離子直接電離引起的單粒子翻轉(zhuǎn)飽和截面為6.1×10-9cm2·bit-1，翻轉(zhuǎn)LET閾值為0.31 MeV·cm2/mg；根據(jù)地面試驗(yàn)數(shù)據(jù)，結(jié)合空間軌道質(zhì)子LET 譜，可計(jì)算出

式中：R電離為由空間質(zhì)子直接電離引起的在軌單粒子翻轉(zhuǎn)率，(bit-1·d-1)；LETmax為空間質(zhì)子最大LET值，(MeV·cm2·mg-1)；Xc為器件單粒子翻轉(zhuǎn)LET閾值，(MeV·cm2·mg-1)；?(LET)為空間軌道質(zhì)子微分LET 譜，[cm-2·(MeV·cm2·mg-1)-1·d-1]；f(LET)為路徑概率分布函數(shù)。

利用ForeCAST 軟件計(jì)算出65 nm SRAM由質(zhì)子直接電離引起的在軌單粒子翻轉(zhuǎn)率，結(jié)果見(jiàn)表4。65 nm SRAM 的單粒子翻轉(zhuǎn)LET 閾值（0.31 MeV·cm2/mg）低于質(zhì)子在Si 中的最大LET值（0.5 MeV·cm2/mg），表明低能質(zhì)子直接電離會(huì)引起該器件的單粒子翻轉(zhuǎn)。但在北京大學(xué)串列靜電加速器上，用初始能量為2 MeV 的質(zhì)子，通過(guò)空氣層降能獲得不同能量的質(zhì)子進(jìn)行輻照試驗(yàn)，并未測(cè)試到明顯的由低能質(zhì)子引起的單粒子翻轉(zhuǎn)。其原因可能是，LET 值最大的質(zhì)子在Si 中的射程亦僅0.7μm，到達(dá)器件敏感區(qū)的質(zhì)子能量并未調(diào)整到LET 值最大，導(dǎo)致直接用低能質(zhì)子進(jìn)行直接電離引起的單粒子效應(yīng)測(cè)量在操作上有一定的難度。而具有相近LET值的重離子，在Si 中的射程比質(zhì)子的射程長(zhǎng)很多，如表2給出的Li離子，其在Si中LET值為0.44 MeV·cm2/mg，射程為260μm，因此，基于LET等效試驗(yàn)原理，可用具有相同LET值的重離子代替低能質(zhì)子進(jìn)行由直接電離引起的單粒子效應(yīng)的等效評(píng)估，且具有比較好的工程可操作性。

表4 65 nm SRAM由質(zhì)子直接電離引起的在軌單粒子翻轉(zhuǎn)率Table 4 In-orbit SEU rate of 65 nm SRAM induced by direct proton radiation

2 空間質(zhì)子引起器件單粒子效應(yīng)的地面等效模擬試驗(yàn)方法

空間質(zhì)子引起器件單粒子效應(yīng)包括由低能質(zhì)子直接電離和高能質(zhì)子核反應(yīng)引起的單粒子效應(yīng)。在地面實(shí)驗(yàn)室，考慮科學(xué)性和工程可操作性，對(duì)于低能質(zhì)子直接電離引起的單粒子翻轉(zhuǎn)，可基于LET等效試驗(yàn)原理，利用具有相同LET值的重離子進(jìn)行等效模擬試驗(yàn)；對(duì)于由高能質(zhì)子核反應(yīng)引起的單粒子翻轉(zhuǎn)，可直接采用0～200 MeV 質(zhì)子進(jìn)行單粒子效應(yīng)評(píng)估。許多新工藝器件的金屬化采用高原子序數(shù)金屬，如Cu、W 等，其與能量達(dá)到400～500 MeV 的高能量質(zhì)子發(fā)生核反應(yīng)產(chǎn)物的LET 值可達(dá)35 MeV·cm2/mg[7]左右。對(duì)于單粒子鎖定、單粒子燒毀和單粒子?xùn)艙舸┑?，要求使用能量不低?00 MeV 的質(zhì)子進(jìn)行試驗(yàn)，若無(wú)法獲得滿(mǎn)足需要的高能量質(zhì)子，則需要用LET 值不低于35 MeV·cm2/mg的重離子進(jìn)行等效評(píng)估試驗(yàn)。

根據(jù)測(cè)量得到的由重離子直接電離引起的單粒子效應(yīng)截面隨入射離子LET 值變化數(shù)據(jù)，采用威布爾擬合得到器件的單粒子效應(yīng)飽和截面σ(LET)和LET 閾值，再結(jié)合空間輻射環(huán)境模型，可預(yù)示器件在空間環(huán)境中由所有帶電粒子（含質(zhì)子）直接電離引起的單粒子效應(yīng)發(fā)生率。

根據(jù)測(cè)量得到的由質(zhì)子核反應(yīng)引起的單粒子效應(yīng)截面隨入射質(zhì)子能量變化數(shù)據(jù)，采用威布爾擬合得到器件的單粒子效應(yīng)飽和截面σ(E)和能量閾值，再結(jié)合空間輻射環(huán)境模型，可預(yù)示器件在空間環(huán)境中由質(zhì)子非直接電離引起的單粒子效應(yīng)發(fā)生率。

以上兩者之和即為空間帶電粒子引起的單粒子效應(yīng)發(fā)生率。

3 結(jié)束語(yǔ)

本文通過(guò)低能量質(zhì)子、高能量質(zhì)子和重離子單粒子效應(yīng)試驗(yàn)研究，給出了地面實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行空間質(zhì)子引起單粒子效應(yīng)的等效模擬試驗(yàn)方法：對(duì)由低能質(zhì)子直接電離引起的單粒子效應(yīng)，基于LET 等效原理，用重離子進(jìn)行等效模擬試驗(yàn)；對(duì)由高能質(zhì)子核反應(yīng)引起的單粒子效應(yīng)，可直接用質(zhì)子進(jìn)行單粒子效應(yīng)模擬試驗(yàn)。根據(jù)地面試驗(yàn)數(shù)據(jù)，得到器件的單粒子效應(yīng)飽和截面和能量（或LET）閾值，再結(jié)合空間輻射帶電粒子能譜或LET譜，可進(jìn)行器件的在軌單粒子錯(cuò)誤率預(yù)估。

本文給出的試驗(yàn)方法可用于空間用器件單粒子效應(yīng)試驗(yàn)評(píng)估，為航天器抗輻射加固設(shè)計(jì)提供支持。