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Poster De Conférence Année : 2024

An alternative to Cobalt-60 for TID testing of electronic systems

Une alternative au Cobalt-60 pour les tests TID des systèmes électroniques avec des générateurs de rayons X à haute énergie.

Résumé

Electronic devices used in many space, military, accelerator and nuclear power plants systems may be exposed to Total Ionizing Dose. They are omnipresent in the field of nuclear decommissioning and need to be qualified. Cobalt-60 is the most common radiation source used for total ionizing dose testing of electronic components. In order to perform TID testing at system-level (for an entire electronic board or system) or for screening, we propose the use of a high-energy X-ray generator with voltage up to 320kV allowing to obtain photons up to 320keV. Due to its continuous spectrum, X-rays have low-energy photons with photoelectric effect. Low energy photons have a low penetra-tion depth but have a significant impact on the absorbed dose due to the variability of the mass en-ergy-absorption coefficients depending on the atomic number Z of the materials. These conditions are far from optimal for component testing where the goal is to achieve a high penetration depth and an energy deposition that does not depend on the Z of the material. This is the reason why we have decided to cut the low energy photons. This cut is realized with a lead filter, which was simulate with the TASMICS model. In order to provide some answers, two references of generic MOSFETs elec-tronic components have been irradiated within 3 conditions: 60-Co irradiation, X-ray irradiation with Al filter, and X-ray irradiation with Al + Pb filter.
Les dispositifs électroniques utilisés dans de nombreux systèmes spatiaux, militaires, accélérateurs et centrales nucléaires peuvent être exposés à la dose ionisante totale. Ils sont omniprésents dans le domaine du démantèlement nucléaire et doivent être qualifiés. Le cobalt 60 est la source de rayonnement la plus couramment utilisée pour tester la dose ionisante totale des composants électroniques. Afin d'effectuer des tests de DIT au niveau du système (pour une carte électronique ou un système entier) ou pour le dépistage, nous proposons l'utilisation d'un générateur de rayons X à haute énergie avec une tension allant jusqu'à 320 kV permettant d'obtenir des photons jusqu'à 320 keV. En raison de leur spectre continu, les rayons X ont des photons de faible énergie avec un effet photoélectrique. Les photons de faible énergie ont une faible profondeur de pénétration mais ont un impact significatif sur la dose absorbée en raison de la variabilité des coefficients d'absorption de l'énergie massique en fonction du numéro atomique Z des matériaux. Ces conditions sont loin d'être optimales pour les essais de composants, où l'objectif est d'obtenir une profondeur de pénétration élevée et un dépôt d'énergie qui ne dépend pas du numéro atomique Z du matériau. C'est la raison pour laquelle nous avons décidé de couper les photons de faible énergie. Cette coupure est réalisée à l'aide d'un filtre en plomb, qui a été simulé avec le modèle TASMICS. Afin d'apporter des éléments de réponse, deux références de composants électroniques génériques MOSFETs ont été irradiées dans 3 conditions : irradiation au 60-Co, irradiation aux rayons X avec filtre Al, et irradiation aux rayons X avec filtre Al + Pb.
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Origine Fichiers produits par l'(les) auteur(s)

Dates et versions

hal-04582179 , version 1 (21-05-2024)

Identifiants

  • HAL Id : hal-04582179 , version 1

Citer

Vincent Girones, Jérôme Boch, Frédéric Saigné, Tadec Maraine, Alain Carapelle, et al.. An alternative to Cobalt-60 for TID testing of electronic systems. DEM 2024, May 2024, Avignon, France. . ⟨hal-04582179⟩
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