تقسية ضد الإشعاع
'''التقسية ضد الإشعاع''' هي تقنية حديثة تستخدم من أجل جعل [[مكون إلكتروني|المكوّنات الإلكترونية]] والأنظمة مقاومة للأثر الضار والمخرّب الناتج عن التعرّض [[إشعاع مؤين|للإشعاع المؤيّن]] كالصادر عن [[إشعاع جسيمي|إشعاع الجسيمات]] أو [[موجة كهرومغناطيسية|الأمواج الكهرومغناطيسية]] عالية الطاقة.<ref>[http://www.accessscience.com/abstract.aspx?id=566850&referURL=http%3a%2f%2fwww.accessscience.com%2fcontent.aspx%3fsearchStr%3dRadiation%2bhardening%26id%3d566850, "Radiation Hardening"]{{وصلة مكسورة|تاريخ=يونيو 2019 |bot=JarBot }}McGraws AccessScience {{استشهاد بويب |مسار=https://www.accessscience.com/abstract.aspx?id=566850&referURL=http%3A%2F%2Fwww.accessscience.com%2Fcontent.aspx%3FsearchStr%3DRadiation+hardening&id=566850%2C |عنوان=نسخة مؤرشفة |تاريخ الوصول=13 سبتمبر 2020 |تاريخ أرشيف=26 مايو 2020 |مسار أرشيف=https://web.archive.org/web/20200526042923/https://www.accessscience.com/abstract.aspx?id=566850&referURL=http%3A%2F%2Fwww.accessscience.com%2Fcontent.aspx%3FsearchStr%3DRadiation+hardening&id=566850%2C |حالة المسار=bot: unknown }}</ref> تجري هذه العملية وذلك من خلال إجراء تعديلات على تركيب أو تصميم المكونات الإلكترونية بحيث تصبح أقل عرضة للتأثير التخريبي للإشعاع.

تستخدم هذه التقنية من أجل حماية الدارات الإلكترونية في الأماكن التي يمكن أن تتعرض لللإشعاع مثل المركبات الفضائية المعرّضة [[أشعة كونية|للأشعة الكونية]] أو بالقرب من [[مفاعل نووي|المفاعلات النووية]] أو [[مسرع جسيمات|مسرّعات الجسيمات]].

== آثار الإشعاع على الإلكترونيات ==
هناك نوعان أساسيان من آليات الضرر يمكن أن تحدث من أثر الإشعاع:
* تشوه بنيوي: ويحدث من أثر [[نيوترون|النيوترونات]] و[[بروتون|البروتونات]] و[[جسيم ألفا|جسيمات ألفا]] و[[أيون|الأيونات الثقيلة]] و[[أشعة غاما]] عالية الطاقة. إن هذه الجسيمات تغير من ترتيب الذرات في [[بنية بلورية|الشبكة البلورية]] مما يؤدي إلى حدوث خلل في الأداء، بالإضافة إلى حدوث عدد متزايد من حالات [[عودة ارتباط|عودة الارتباط]]، وإنقاص عدد [[حامل الشحنة|حاملات الشحنة]]، وضعف في أداء [[وصلة الموجب والسالب|وصلات بي إن]].
* أثر التأيين: ويحدث من الجسيمات المشحونة التي تكون طاقتها ضعيفة بشكل لا تؤدي إلى حدوث تشوه بنيوي. إن الأثر التأييني يجب ألَّا يستهان به حيث يمكن أن يؤدي في بعض الأحيان إلى حدوث [[دائرة قصر|دارة قصر]]. كما أن في الدارات الكهرضوئية يؤدي الأثر التأييني إلى حدوث مشاكل تقنية. بالإضافة إلى ذلك، فإن التراكم التدريجي من [[ثغرة إلكترونية|الثغرات الإلكترونية]] في طبقة الأكسيد في [[ترانزستور]]ات [[موسفت]] يؤدي إلى تدهور في أدائها، يمكن أن يصل إلى تعطل الجهاز بالكامل في حال كانت جرعة التأيين مرتفعة.

== تقنيات التقسية ضد الإشعاع ==
إن القطع المقساة من [[رقاقة|رقاقات]] تصنع عادة من مواد [[عازل]]ة كهربائياً مثل SOI [[سيليكون-على-عازل]] silicon on insulator أو باستخدام [[ياقوت أزرق|الياقوت الأزرق]] وذلك على شكل SOS [[سيليكون-على-ياقوت أزرق]] Silicon on sapphire. على سبيل المثال، في حين أن الدارات الإلكترونية العادية تتحمل ما بين 50 إلى 100 [[جراي (وحدة)|غراي]]، فإن الدارات المصنوعة من SOI وSOS تتحمل عشرات أضعاف تلك القيم.<ref name="verkasalo">{{استشهاد بدورية محكمة| عنوان = Protection of Instrument Control Computers against Soft and Hard Errors and Cosmic Ray Effects | الأول1 = Kari | الأخير1 = Leppälä | الأول2 = Raimo | الأخير2 = Verkasalo | سنة = 1989 }}</ref>

كما يمكن استعمال مواد لها [[فجوة النطاق|فجوة نطاق]] كبيرة مما يمنحها مقاومة أكبر للآثار الضارة للإشعاع مثل [[كربيد السيليكون]] أو [[نتريد الغاليوم]]. بالإضافة إلى ذلك يمكن استخدام [[بورون|البورون المنضب]]، المكون فقط من النظير [[نظائر البورون|بورون-11]]، بإجراء عملية [[تخميل]] بإضافة طبقة زجاجية حاوية على البورون-11 (زجاج بوروفوسفوسيليكات) مما يحمي الدارة، حيث أن البورون-10 يتفاعل مع النيوترونات ويعطي أشعة غاما.

من ناحية أخرى يمكن تطبيق مبدأ تعدد المكونات على مستوى النظام أو الدارات.<ref>{{استشهاد بمنشورات مؤتمر | عنوان = Protection of LSI Microprocessors using Triple Modular Redundancy | الأخير = Platteter | الأول= D.G. | عنوان المؤتمر = International IEEE Symposium on Fault Tolerant Computing | تاريخ = October 1980 }}</ref> على سبيل المثال يمكن إضافة [[قلاب (إلكترونيات)|قلاب مفصلي]] مقسى إلى مكونات الدارة.<ref>{{استشهاد بمنشورات مؤتمر | عنوان = Analysis and design of soft-error hardened latches | عنوان المؤتمر = GLSVLSI '05 | عنوان الكتاب = Proceedings of the 15th ACM Great Lakes symposium on VLSI | الأول1 = Srivathsan | الأخير1 = Krishnamohan | الأول2 = Nihar R. | الأخير2 = Mahapatra | سنة = 2005 }}</ref>

== المراجع ==
{{مراجع}}
{{شريط بوابات|إلكترونيات|الفضاء|الفيزياء|رحلات فضائية}}

{{لا للتصنيف المعادل}}

[[تصنيف:هندسة الإلكترونيات]]
التقسية ضد الإشعاع هي تقنية حديثة تستخدم من أجل جعل المكوّنات الإلكترونية والأنظمة مقاومة للأثر الضار والمخرّب الناتج عن التعرّض للإشعاع المؤيّن كالصادر عن إشعاع الجسيمات أو الأمواج الكهرومغناطيسية عالية الطاقة."Radiation Hardening"McGraws AccessScience  تجري هذه العملية وذلك من خلال إجراء تعديلات على تركيب أو تصميم المكونات الإلكترونية بحيث تصبح أقل عرضة للتأثير التخريبي للإشعاع.

تستخدم هذه التقنية من أجل حماية الدارات الإلكترونية في الأماكن التي يمكن أن تتعرض لللإشعاع مثل المركبات الفضائية المعرّضة للأشعة الكونية أو بالقرب من المفاعلات النووية أو مسرّعات الجسيمات.

 آثار الإشعاع على الإلكترونيات 
هناك نوعان أساسيان من آليات الضرر يمكن أن تحدث من أثر الإشعاع:
 تشوه بنيوي: ويحدث من أثر النيوترونات والبروتونات وجسيمات ألفا والأيونات الثقيلة وأشعة غاما عالية الطاقة. إن هذه الجسيمات تغير من ترتيب الذرات في الشبكة البلورية مما يؤدي إلى حدوث خلل في الأداء، بالإضافة إلى حدوث عدد متزايد من حالات عودة الارتباط، وإنقاص عدد حاملات الشحنة، وضعف في أداء وصلات بي إن.
 أثر التأيين: ويحدث من الجسيمات المشحونة التي تكون طاقتها ضعيفة بشكل لا تؤدي إلى حدوث تشوه بنيوي. إن الأثر التأييني يجب ألَّا يستهان به حيث يمكن أن يؤدي في بعض الأحيان إلى حدوث دارة قصر. كما أن في الدارات الكهرضوئية يؤدي الأثر التأييني إلى حدوث مشاكل تقنية. بالإضافة إلى ذلك، فإن التراكم التدريجي من الثغرات الإلكترونية في طبقة الأكسيد في ترانزستورات موسفت يؤدي إلى تدهور في أدائها، يمكن أن يصل إلى تعطل الجهاز بالكامل في حال كانت جرعة التأيين مرتفعة.

 تقنيات التقسية ضد الإشعاع 
إن القطع المقساة من رقاقات تصنع عادة من مواد عازلة كهربائياً مثل SOI سيليكون-على-عازل silicon on insulator أو باستخدام الياقوت الأزرق وذلك على شكل SOS سيليكون-على-ياقوت أزرق Silicon on sapphire. على سبيل المثال، في حين أن الدارات الإلكترونية العادية تتحمل ما بين 50 إلى 100 غراي، فإن الدارات المصنوعة من SOI وSOS تتحمل عشرات أضعاف تلك القيم.

كما يمكن استعمال مواد لها فجوة نطاق كبيرة مما يمنحها مقاومة أكبر للآثار الضارة للإشعاع مثل كربيد السيليكون أو نتريد الغاليوم. بالإضافة إلى ذلك يمكن استخدام البورون المنضب، المكون فقط من النظير بورون-11، بإجراء عملية تخميل بإضافة طبقة زجاجية حاوية على البورون-11 (زجاج بوروفوسفوسيليكات) مما يحمي الدارة، حيث أن البورون-10 يتفاعل مع النيوترونات ويعطي أشعة غاما.

من ناحية أخرى يمكن تطبيق مبدأ تعدد المكونات على مستوى النظام أو الدارات. على سبيل المثال يمكن إضافة قلاب مفصلي مقسى إلى مكونات الدارة.

 المراجع 

تصنيف:هندسة الإلكترونيات