21857

21857

طراحي، بهينه سازي و تحليل ساختار چندلايه ي محافظت تشعشعي براي قطعات الكترونيكي ماهواره

كارشناسي ارشد

مهندسي فناوري ماهواره

1395

1398/8/27

دكتر علي صدر - دكتر سيد حسن صديقي

فناوري هاي نوين

يكي از مسائل مهمي كه در طراحي ماهواره بايد مدنظر قرار گيرد، تشعشعات فضايي مي‌باشد. اين تشعشعات با اثرات سويي كه دارند، تأثيرات نامطلوبي بر روي قطعات الكترونيكي ماهواره مي‌گذارند و موجب تخريب‌هاي موقتي يا دائمي اين قطعات مي‌گردند. براي جلوگيري از اين آسيب‌ها، از لايه‌هاي حفاظتي استفاده مي‌گردد كه اين لايه‌ها قادر به كاهش اثرات تشعشعي مي‌باشند. در اين پروژه، هدف طراحي لايه‌هاي حفاظت تشعشعي براي محيط‌هاي الكتروني و پروتوني مي‌باشد. اين لايه‌ها با اين هدف طراحي مي‌شوند كه براي همه‌ي شرايط فضايي و تمامي مدارها قابل استفاده باشند. بعد از انجام طراحي و انتخاب تعداد لايه‌ها، حفاظ مدنظر با كمك نرم‌افزارهاي متلب و MCNPX از نقطه نظر دز يونيزاسيون كل و ذرات ثانويه ي توليدي بهينه‌سازي و تحليل شده است. بهينه‌سازي از طريق نرم‌افزار متلب و الگوريتم ژنتيك به‌گونه‌اي انجام شده است كه با لينك شدن نرم‌افزار متلب و MCNPX تمامي حالات ممكن در نظر گرفته ‌شده و بهترين حالت از طريق الگوريتم ژنتيك موجود در متلب انتخاب شود. اين بهينه‌سازي‌ها، در شرايط مختلفي انجام شده‌ و به نتايج قابل قبولي رسيده‌اند. بهينه‌سازي هاي انجام شده در بيشتر موارد موجب كاهش شديد دز يونيزاسيون كل رسيده به سطح ماهواره شده است. به طوري كه در حفاظ هاي بهينه طراحي شده براي محيط هاي پروتوني و الكتروني در بهترين حالت به ترتيب بهبود 53/3 درصد و 72 درصد دز يونيزاسيون رسيده به قطعه ي الكترونيكي در مقايسه با حفاظ از جنس آلومينيم بدست آمده است. نتايج حاصل از اين بهينه‌سازي با حفاظ رايج آلومينيوم با ضخامت 2mm مقايسه شده است كه نتايج برتري كامل حفاظ هاي بهينه طراحي شده را نشان مي دهد. در نهايت هم از بين همه ي طراحي هاي انجام شده براي شرايط مختلف، حفاظ 3 لايه ي پروتوني جهت ساخت انتخاب شده و نتايج حاصل از تست و اندازه گيري اين نوع حفاظ با حفاظ 2mm آلومينيوم مقايسه شده است.

1398/10/04

Design, optimization and analysis of radiation protection multilayer structure for satellite electronic components

12/25/2019 12:00:00 AM

One of the important issues to consider in satellite design is space radiation. These radiation, with its adverse effects, have adverse effects on the satellite's electronic components and cause temporary or permanent damage to these components. To prevent these damages, protective layers are used which reduce their radiation effects. The purpose of this project is to design radiation protection layers for electron and proton environments. These layers are designed to be applicable to all space conditions and all circuits. After designing and selecting the number of layers, the shielding has been optimized and analyzed with the help of MATLAB and MCNPX software from the point of view of total ionization dose and the produced secondary particles. Optimization is done through MATLAB software and genetic algorithm so that by linking MATLAB software and MCNPX all possible scenarios are considered and best selected by genetic algorithm in MATLAB. These optimizations have been performed in different conditions and have reached acceptable results. Optimizations have in most cases greatly reduced the total ionization dose reached to the satellite surface. Optimal shielding designed for proton and electron environments achieved 53.3% and 72% ionization dose to the electron fragment, respectively, compared to the aluminum shield, respectively. The results of this optimization are compared with the conventional aluminum shield with a thickness of 2 mm, which shows the complete superiority of the optimally designed shielding. Finally, among all the designs designed for different conditions, the 3-layer proton shield is selected for fabrication and the results of the test and measurement of this type of shield are compared with the 2 mm aluminum shield.