单粒子翻转截面法计算质子翻转率

用两个或多个能量的质子开展单粒子翻转试验，得出被测试器件单粒子翻转截面，利用空间辐射环境模型（如AP8模型），基于计算软件包（例如SPACE RADIATION 5.0软件）可以计算空间特定轨道上质子微分流量分布数据，结合试验中获得的翻转截面和计算所得空间质子能谱，利用预估模型计算方法得到质子翻转率。其计算质子单粒子翻转率公式为：

式中，dФ/dE为微分质子能量谱（个/（cm2·MeV·s）），σseu为翻转截面；Emax和Emin分别为质子能谱的上下限。

从式（7.6-1）可以得出，利用质子单粒子翻转截面计算翻转率主要有三个过程：第一，利用不同能量质子，试验中获取单粒子翻转截面试验数据，并使用最小二乘法对试验数据进行拟合，得出σseu随能量的变化关系。第二，利用辐射模型或空间辐射环境计算软件获得特定轨道下的平均质子能谱，并获得航天器及器件周围的屏蔽质量分布情况，最后确定出器件所处位置的质子能谱。第三，利用一般计算表达式式（7.6-1），采用翻转截面数据及轨道能谱数据计算出空间质子翻转率大小。

（一）Bendel单参数模型

W.L.Bendel等人在核反应能谱的基础上，提出了Bendel单参数半经验公式来描述质子翻转截面与能量的关系。该模型假设沉积在敏感体积中的能量超过阈值能量时，发生单粒子翻转现象。公式最初是利用高能质子的单粒子效应定义、核理论和有关数据推导出，Bendel单参数方程为：

式中，Y=（18/A）0.5×（E-A），E和A的单位为MeV；E为质子能量；A为“近似阈值能量”，可以用来比较不同器件对质子的单粒子翻转敏感度，式中A值由质子试验数据拟合得出。(www.xing528.com)

把式（7.6-2）代入式（7.6-1）即可得到在特定轨道质子单粒子翻转率的大小。Bendel单参数模型能计算大部分器件在特定轨道的质子单粒子翻转率，但其预估精确度相对较差。

（二）Bendel双参数模型

Bendel双参数模型是在单参数模型的基础上，经过修改得到，它可以明显地提高预估精度。参数B代替了单参数模型中的24，Bendel双参数方程为：

在Bendel双参数模型表达式中，Y=（18/A）0.5×（E-A），A、B和E值的单位都为MeV，其A、B值由质子试验数据拟合得出，E为入射质子能量。

把Bendel双参数方程式（7.6-3）代入方程式（7.6-1）即可得到在特定轨道质子单粒子翻转率大小。对大体积、传统器件而言，Bendel单参数方法和双参数方法预示质子单粒子翻转率相差不大。Bendel双参数模型更适合于新的、小特性尺寸的器件，其预估精确度高。