بخشی از مقاله
مقدمه:
حسگرهای مغناطی سی برای دو هدف عمده کاربرد دارند. ابتدا به عنوان ابزاری برای اندازهگیری اندازه میدان مغناطی سی و جهت آن و همچنین به عنوان ابزاری برای اندازهگیری خواص مغناطیسی مواد مورد استفاده قرار میگیرند. در حالت کلی چهار نمونه حسگر مغناطی سی استفاده می شود. حسگر SQUID که برای اندازهگیری میدانهای مغناطی سی بسیار کوچک - 1fT-1nT - مورد استفاده قرار میگیرند. حسگرهای فلاکسگیت که به عنوان ابزاری برای اندازهگیری میدانهای کوچک - 0,1nT-10uT - کاربرد دارند. حسگرهای MR نیز به منظور اندازهگیری میدانهای مغناطیسی ثابت متوسط - 100nT-1mT - و سنسورهای اثر هال نیز برای میدانهای مغناطیسی بزرگتر - 10uT-3T - استفاده میشوند .[1]
در این دستهبندی، حسگر فلاکسگیت به عنوان پرکاربردترین ابزار در اندازهگیری میدان مغناطیسی ضعیف شناخته میشود. این نوع حسگر در موارد بسیاری از کاربردهای پزشکی گرفته تا تولیدات فلزی و مباحث ناوبری از اهمیت منابع ت شع شع در مدار یک ماهواره، پرتوهای کیهانی کهک شانی1و خور شیدی ه ستند. خور شید یک منبع فعال ت شع شع است که الکترون، پروتون، یون های سنگین و فوتون ساطع می کند. جدا از جریان پایسته تشعشعات خورشیدی، شراره های خورشیدی نیز که در مدت فعالیت های شدید خورشیدی رخ می دهند، موجب تغییر مقدار الکترون ها، پروتون ها و یون های سنگین با انرژی کمتر می شوند.
پرتوهای کیهانی نیز ذرات باردار پرانرژی ه ستند که فرض می شود خارج از منظومه شم سی سرچ شمه می گیرند. و عمدتا شامل پروتون ها - %87 - ، ذرات آلفا - حدود - %12 و یون های سنگین هستند. به غیر از ذرات و پرتوهای کیهانی و خور شیدی، ذرات باردار دیگری که به زمین می ر سند، آنهایی ه ستند که در میدان مغناطیسی زمین به دام افتاده و در دو منطقه با نام کمربند های تشعشعی داخلی و خارجی ون آلن، حول زمین می چرخند .[3]
ذرات موجود در فضا با اجزای مدار های الکترنیکی موجود در درون و بیرون ماهواره ها برهمکنش میکن ند. این برهمکنشها میتواند منجر به تخریب وسایل الکترونیکی و مواد شده و بر عملکرد آنها تأثیر بگذارند. نوع این اندرکنش به ویژگیهای ذره - بار و انرژی - و ماده هدف - چگالی، جرم و بار - ب ستگی دارد. آ سیبهای نا شی از اندرکنش ذرات با ماده به سه دسته کلی -1 آسیب دوز یونیزان کل -22 آسیب جابهجایی-33 آسیب اثرات تک رخدادی4تقسیمبندی می شوند.
دوز یونیزان کل با انبا شته شدن انرژی در واحد جرم ماده تو سط یونیزا سیون پرتوها رخ می دهد و برح سب راد - - rad یا گری - - Gy اندازهگیری میشود. اثرات یونیزاسیون، علت از کار افتادگی تجهیزات الکترونیکی هستند .[4] برای کاهش آ سیب دوز یونیزا سیون کل در ف ضا، میتوان از حفاظ های منا سب از لحاظ وزن، حجم و همچنین کاهنده دوز یونیزاسیون کل استفاده نمود. بدین منظور در این مقاله به بررسی حفاظ مناسب جهت حسگر مغناطیسی که بیرون از ماهواره قرار می گیرید با استفاده از دو نرم افزار OMERE و FASTRAD پرداخته شده است .[6, 5]
روش کار:
در این مقاله از دو نرم افزار OMERE و FASTRAD استفاده شده است. نرم افزار OMERE جهت محاسبات تشعشعات موجود در باند مداری که ماهواره در آن قرار می گیرد، استفاده می شود. نرم افزار FASTRAD تشعشعاتی که در نرم افزار OMERE شبیه سازی شده است را دریافت و می توان با استفاده از آن دوز دریافتی قطعات الکترونیکی درون حفاظ طراحی شده را محاسبه کرد.
نرم افزار OMERE توسط شرکت TRAD5 در C++ توسعه یافته است. محیط ذرات باردار - الکترونها، پروتونها و یونهای سنگین - را می توان با استفاده از پارامترهای مدار یا هر مسیر خاصی محاسبه کرد. سه نوع اصلی از منابع تابشی -1 الکترون ها و پروتون ها گیرافتاده - کمربندهای تابشی وان آلن - -2 پروتون ها و یون های خورشیدی -3 یونهای پرتوهای کیهانی در OMERE موجود می با شد. این نرم افزار شامل ب سیاری از مدل های ا ستاندارد می با شد.
در این مقاله برای الکترون ها و پروتون ها به ترتیب مدل های ذره ای بین المللی به نام AE8 و AP8 با مدل میدان مغناطیسی Jensen Cain استفاده شده است. مدل هایAE8 و AP8 از ناسا یک استاندارد اروپایی برای تمام ماموریت ها می با شد. برای ذرات خور شیدی، OMERE به دو بخش پروتون های خور شیدی و شراره های خور شیدی برای محا سبه اثرات رویداد تنها تقسیم می شود.
برای پرتوهای کیهانی از CREME96 استفاده شده است. علاوه بر این، OMERE، می تواند طیفLET6 برای ذرات خورشیدی و اشعه کیهانی را محاسبه نمایید. پس از استفاده از تمامی مدل های ذکر شده جهت محاسبات تشعشعات محیط در نرم افزار OMERE، مجموع دوز در یک کره توپر آلومینیومی در ضخامت های مختلف دراین نرم افزار محا سبه می شود و نتایج آن به عنوان ورودی به نرم افزار FASTRAD وارد می گردد.
نرم افزار FASTRAD قابلیت دریافت هندسه به صورت فایل STEP را دارا می باشد. طراحی ها مکانیکی انجام شده در نرم افزار CAD به صورت فایل STEP استخراج و وارد نرم افزار FASTRAD شده است. فایل دوز محاسبه شده در OMERE نیز به عنوان محیط تشعشعات وارد نرم افزار FASTRAD می گردد. سپس نقاطی که میزان دوز دریافتی آنها اهمیت دارد، در آن محل آشکارسازهایی تعریف می گردد.
در نرم افزار FASTRAD در مرکز تمامی قطعات الکترونیکی آ شکار سازهایی جهت تعیین میزان دوز دریافتی قطعات در مدت زمان ماموریت تعریف شده است. در شکل - - 1 شماره گذاری قطعات الکترونیکی حسگر مغناطیسی نشان داده شده است. جنس قطعات الکترونیکی به علت اینکه جنس نسبتا پیچیده ای دارد و برای اینکه بیشترین مقدار دوز به مرکز قطعات برسد هوا در نظر گرفته شده است.
