铷原子钟低剂量率辐射效应综述

1引言

原子钟对电离和粒子辐射的敏感性是预报星载原子钟短期和长期稳定度的重要参数［3］。美国在上世纪80和90年代由于gps星载铷原子钟的研制驱动，对星载铷原子钟的抗辐射性能及其加固开展了系统的研究［1～3］，取得了一系列的成果，对我国星载原子钟的开发有积极的借鉴作用。但由于设计、工艺、材料等诸多的不同，在我国星载原子钟的开发中开展实施系统的抗辐射评估和加固研究十分必要。电离辐射的总剂量效应是航天器空间辐射的理论和试验研究的重要内容。文献［5］对铷原子钟物理部分的总剂量效应进行了实验研究，以此为依据对铷原子钟采取了有效抗辐射加固设计措施。在空间辐射环境中，辐射总剂量的积累是一个比较缓慢的过程，典型的剂量率分布范围为（10－4～10－2）rad（si）/s，产品研制中通常使用的剂量范围一般为（50～300）rad（si）/s。研究表明，一些器件有低剂量率辐射损伤增强效应（enhancedlowdoseratesensi-tivity，eldrs）［6］。星载铷原子钟技术指标精细，要求在轨工作10年以上，它在空间低剂量率的辐射环境中长期运行的辐射敏感度非常重要。铷原子钟物理部分是铷原子钟的原子鉴频器，决定铷原子钟的短期和长期稳定度（1s以上），其中使用了金属铷、玻璃、镍铁合金等材料和一些双极性晶体管、运算放大器等器件，其核心部件铷泡是一个采用特殊真空工艺制造的器件。对这些材料、器件和工艺的低剂量率辐射效应进行实验评价是必要的。

2实验方案