高分六號衛星幕後英雄之一：脈衝激光試驗單粒子效應裝置

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今天，我國高解析度對地觀測系統重大專項的高分陸地應急監測衛星（即高分六號衛星）發射成功，其首次使用中科院長春光學精密機械與物理研究所（以下簡稱長光所）自主研製的國產長線陣CMOS圖像感測器，實現了8譜段的光譜成像。

長光所研製該款空間用CMOS圖像感測器克服了系列挑戰。該款器件首次設計定型後，重離子加速器試驗測得其單粒子鎖定閾值低於通常的空間應用要求，在軌應用時一旦發生鎖定會對圖像信息獲取造成嚴重影響。長光所的器件設計師和中科院新疆理化技術研究所（以下簡稱新疆理化所）的抗輻射評估專家，委託中科院國家空間科學中心空間環境效應實驗室，利用脈衝激光裝置，對該器件開展了多輪次的單粒子鎖定試驗，準確定位出晶元薄弱部位，對再次流片的晶元快速評估其抗鎖定特性，「快、准、省、省」地保障了該器件的研製。

激光試驗首先測得了與重離子試驗結果相一致的該款器件原始樣品的單粒子鎖定閾值，並觀測到鎖定對成像的影響。圖1為器件正常工作和激光誘發鎖定時的表現特徵，一旦發生鎖定器件雜訊驟增，無法進行正常成像。

脈衝激光裝置微米精度的掃描測試，還快速定位出晶元中的單粒子鎖定敏感部位，如圖1紅色圓圈所注。根據此信息，晶元設計師進行了有的放矢的加固優化設計。

針對改進設計並再次流片的器件，激光快速試驗摸底評估認為其鎖定閾值高於99.8 MeV?cm2?mg-1。長光所和新疆理化所後續進行的重離子加速器輻照試驗，表明該器件在LET值99.8 MeV?cm2?mg-1的Bi離子輻照下不再發生鎖定，與激光快速摸底試驗結果一致。

圖1. CMOS圖像感測器正常（上）及被激光誘發單粒子鎖定（下）的工作特徵

上述工作展現了脈衝激光試驗在器件抗單粒子效應設計中的卓越應用，可「快速」摸底評估器件單粒子效應敏感度，可「準確」定位器件單粒子效應敏感部位，可「節省」器件研製周期，可「節省」器件研製費用，是支撐國產宇航器件抗單粒子效應設計研製的利器。

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