Servizi di irraggiamento

1 - Laboratori BEAMIDE, Infrarosso 15 ns, sistema laser pulsato potenza di picco 20 W

Questa configurazione è particolarmente utile per la mappatura della sensibilità alle radiazioni dei circuiti integrati e per il debug della strumentazione e dei circuiti prima di recarsi sul sito di irradiazione. A tale scopo è stato utilizzato da importanti centri di ricerca e industrie (Tesat, ESA, IMEC, SITAEL;  proceeding by G.Magistrati et al. SEE-MAPLD2014, AMICSA13-14).  proceeding by G.Magistrati et al. SEE-MAPLD2014, AMICSA13-14).

Il DUT è posizionato su un sistema di movimento con precisione sub-micrometrica e scansionato sotto lo spot del raggio IR fisso (di pochi micron FWHM). Il posizionamento, l'intensità e i parametri ambientali del raggio sono controllati da un software dedicato.

irradiation software testing

CARATTERISTICHE TECNICHE: lI sistema consiste in un laser IR pulsato (915nm) con larghezza media dell’impulso di 15ns e con una potenza di picco di 20W (a 10kHz rpf) . Questo include anche un set di lenti ottiche di focalizzazione, un assemblaggio meccanico XYZ Theta sensibile al submicron, rilevatori del profilo laser ed un oscilloscopio a GHz.

Clienti serviti: ESA/ESTEC; TESAT, CAEN, SITAEL, IMEC, STM

Pubblicazioni:

“The radiation sensitivity mapping of ICs using an IR pulsed laser system”, B.Alpat et al,  Microelectronics Reliability 43 (2003) 981–984.

“A pulsed nanosecond IR laser diode system to automatically test the Single Event Effects in the laboratory”, B.Alpat et. al,  Nucl. Ins. & Meth. in Phys. Res. A 485 (2002) 183–186.

“Radiation hardness assurance: Innovative aspects and challenges”, B.Alpat et al., Proc. of SPIE Vol. 11042 1104210-1

2 - ENEA Frascati, test UV/VUV (simulatore effetto solare)

Abbiamo sviluppato un sistema di irradiazione UV trasportabile a costo relativamente basso in collaborazione con ENEA-Frascati e presso i loro laboratori per irradiare una serie di campioni di film di poliammide nano-ibrido equivalenti a 3000 ore solari. Il lavoro è stato svolto con il supporto del contratto ESA e del progetto SMART-FLEX(https://www.h2020-smartflex.eu/ )https://www.h2020-smartflex.eu/ ).https://www.h2020-smartflex.eu/ ).

Previous
Next

CARATTERISTICHE TECNICHE: I campioni vengono posti sul fondo di una camera di irradiazione cilindrica, chiusa da una finestra di quarzo. Una lampada Helios-Quartz al mercurio è posto sopra la finestra. Dopo il degassamento (vuoto a 10 - 5 mbar), la camera viene riempita con 1,1 bar di He statico, che consente un'adeguata distribuzione del calore durante l'irradiazione per mantenere la temperatura del substrato al di sotto di 40 º C. Durante l'intero periodo di irradiazione, nel setup sono compresi: sistemi di raffreddamento ad aria e ad acqua, rilevatori di luce UV e visibile, sistema di acquisizione dati di temperatura e webcam per il controllo remoto in tempo reale dei principali parametri sperimentali.

Clienti serviti: ESA, CONSORZIO CREO, TOSEDA

Pubblicazioni:

“First Surface Flexible Optical Solar Reflectors with Interferential Cermet Coatings”, S. Mengali et al., Proceedings of the 14th ISMSE & 12th ICPMSE, Biarritz, France, 1 to 5 October 2018.

”Test Di Substrati per Telescopi Spaziali: Irraggiamenti Nell’ultravioletto di Film Poliimmide in Aria, Vuoto E Atmosfera Controllata “, P. Di Lazzaro et al., ENEA Technical Report RT / 2017/9 / ENEA (2017).

“Testing of Substrates for Flexible Optical Solar Reflectors: Irradiations of Nano-hybrid Coatings of Polyimide Films with 20 keV Electrons and with 200- 400 nm Ultraviolet Radiation”, B.Alpat et al., 2019 JINST 14 T06003″

3 - Fraunhofer, FEP, Dresden, Robotic-Arm for low energy high intensity electron irradiations (0.2 - 0.3 MeV)
Previous
Next
Previous
Next

Il sito fornisce un fascio di elettroni a bassa energia uniforme su un'ampia area del fascio attraverso un braccio robotico. È stato svolto un lungo periodo di preparazione per adattare la struttura, la strumentazione e i dispositivi per eseguire l'irradiazione di celle solari, ottiche e polimeri seguendo le procedure e i requisiti ECSS/ESA (disimballaggio/imballaggio, manipolazione, irradiazione, ecc.). Questo sito è stato utilizzato per i test di irradiazione nel programma ARTES dell'ESA.

  • L'energia di picco del fascio di elettroni sul campione può variare da 200 keV a 300 keV
  • Dosaggio tipico da 12,5 kGy/min a 150 kGy/min (in PMMA), 5 1011e/(cm2s) e 7,5 1012 e/(cm2s). È possibile raggiungere fluenze fino a 1017 e/cm2 o superiori
  • Uniformità del fascio entro il 10% in un'area di ca. 8cm x 21cmcm x 21cm.
  • Dosimetria passiva con TLD per valutare la dose e l'uniformità del fascio prima dell'inizio di ogni sessione di irradiazione

Clienti serviti: ESA/ESTEC, CONSORZIO CREO, THALES-ALENIA.

BEAMIDE ha ereditato complesse scatole di irradiazione per operare in più ambienti. Queste scatole hanno un corpo in acciaio inossidabile (per resistere a dosi elevate) e una piastra di raffreddamento in alluminio per preservare la temperatura del campione.

  • I campioni sono irradiati sotto gas inerte (azoto). La contaminazione da ossigeno nel volume di irradiazione viene monitorata continuamente e i dati vengono memorizzati
  • Sistema di raffreddamento ad acqua per mantenere i campioni irradiati alla temperatura desiderata (in genere tra 12 e 22 ºC) anche in presenza di valori molto elevati di flusso di elettroni e fluenza. La temperatura dell'acqua che scorre attraverso la piastra di raffreddamento è regolabile da 4 a 13 ºC
  • La temperatura della piastra di raffreddamento viene monitorata in continuazione con le sonde T e i campioni vengono posizionati e tenuti saldamente in posizione sulla piastra di raffreddamento attraverso micro fori per vuoto.
  • La scatola di irradiazione (area di irradiazione complessiva di 10 cm x 80 cm) può ospitare celle solari, ottiche o campioni polimerici di diverse dimensioni e quantità
  • Abbiamo due scatole identiche che possono irradiare un certo numero di campioni durante la stessa sessione. In questo caso le due scatole sono posizionate su un nastro trasportatore che sposta le scatole sotto o fuori dal punto del fascio.
4 - Fraunhofer, FEP, Dresden, per irradiazioni di elettroni ad alta intensità di bassa/media energia (0.6 - 1.5 MeV)
Previous
Next
Previous
Next

Il sito fornisce un fascio di elettroni a bassa energia uniforme su un'ampia area spot del fascio. È stato svolto un lungo periodo di preparazione per adattare la struttura, la strumentazione e gli strumenti per eseguire l'irradiazione di celle solari, ottiche e polimeri seguendo le procedure e i requisiti ECSS/ESA (disimballaggio/imballaggio, manipolazione, irradiazione, ecc.). Il lavoro è stato svolto con il supporto di due contratti ESA e del progetto SMART-FLEX (https://www.h2020-smartflex.eu/ ).https://www.h2020-smartflex.eu/ ).

  • L'energia del fascio varia da 0,6 a 1,5 MeV
  • Dosi tipicamente da 4,5 kGy/min a 50 kGy/min, 3 1011 e/(cm2s) e 5 1012 e/(cm2s). Si possono raggiungere fluenze fino a 1017 e/cm2 o superiori11 e/(cm2s) and 5×1012 e/(cm2s). Fluences up to 1017  e/cm2 or higher can be reached.
  • Uniformità del fascio entro il 10% in un'area di ca. 8cm x 21cm
  • Dosimetria passiva con TLD per valutare la dose e l'uniformità del fascio prima dell'inizio di ogni sessione di irradiazione

Clienti serviti: ESA/ESTEC, AZURSPACE, CONSORZIO CREO, TOSEDA, THALES-ALENIA, SELEX-ES, INTA,  EFFECTIVE SPACE, STM, CESI, OFFICINA STELLARE

BEAMIDE ha ereditato complesse scatole di irradiazione per operare in più ambienti. Queste scatole hanno un corpo in acciaio inossidabile (per resistere a dosi elevate) e una piastra di raffreddamento in alluminio per preservare la temperatura del campione.

5 - Microscopio elettronico a scansione (SEM) dell'INFN e dell'Università di Perugia per elettroni a bassa energia (da 15 a 30 keV)

Per simulare gli effetti di carica del plasma, abbiamo proposto e costruito un modo alternativo per testare piccoli campioni di pellicola per lo spazio utilizzando gli elettroni da 20 keV emessi da un microscopio elettronico a scansione (SEM). Per un utilizzo standard, la dimensione dello spot di un SEM nel suo punto focale è dell'ordine di pochi nanometri, quindi una densità di corrente molto elevata corrispondente a un flusso di elettroni molto più elevato rispetto a quanto richiesto dai relativi standard ECSS/ESA. L'apparecchiatura è stata ottimizzata per ottenere un'ampia superficie di scansione del fascio di elettroni, utilizzando un punto di lavoro diversi centimetri al di sotto del punto focale. Abbiamo misurato il flusso sulla superficie di un campione posto nel punto di lavoro utilizzando una pellicola gafcromica e lo abbiamo analizzato in un'immagine 3D che mostra il profilo del fascio ottenuto con i parametri richiesti dallo standard di prova. Questa tecnica può essere utilizzata nella maggior parte dei SEM con energie del fascio fino a poche decine di keV.

Previous
Next

CARATTERISTICHE TECNICHE:

  • Fascio di elettroni con energia compresa tra 15 e 30 keV
  • Area di irraggiamento di ca. 3 cm x 4 cm

    Advantages:

    Ci sono pochissime strutture sviluppate per questo test e non rispondono alle esigenze. Il più importante di questi è ESA-ESTEC.

Clienti serviti: ESA/ESTEC, CONSORZIO CREO, TOSEDA

Pubblicazioni:

“Radiation hardness assurance: Innovative aspects and challenges”, B. Alpat et al., Proc. of SPIE Vol. 11042 1104210-1, 2019.

6 - Electron-LINAC dell'Ospedale di Terni (Italia), fascio di elettroni con energie da 4 a 20 MeV

L'electron-LINAC dell'Ospedale S. Maria (AOT) situato a Terni, in Italia, fornisce agli elettroni la gamma di energia da 4 a 20 MeV. Questo e-LINAC, nell'ambito di un accordo di cooperazione e collaborazione con l'ospedale, è predisposto per irradiare semiconduttori, ottiche, polimeri, rivelatori di particelle ecc. con intervalli di energia e flussi di interesse per la comunità aerospaziale.

A una distanza di lavoro di 100 cm il flusso di elettroni è di circa 5,107 e/(cm2s) e può essere ridotto a poche particelle al secondo a distanze maggiori. Il profilo del fascio, l'energia degli elettroni e il flusso sono misurati dal rivelatore a semiconduttore (di BEAMIDE) e anche dall'Advanced Markus Chamber (AMC) fornito da AOT.

Clienti serviti:  INAF

Previous
Next
7 - INFN-LNS (Catania, Italia) presso ciclotrone superconduttore per prove SEE e DD con ioni pesanti e protoni

I Laboratori Nazionali del Sud (LNS) sono uno dei quattro laboratori nazionali dell'INFN. L'attività di ricerca è principalmente rivolta allo studio della struttura e delle proprietà dei nuclei atomici, in collaborazione con ricercatori provenienti da diversi paesi.

Ai LNS sono disponibili due acceleratori di particelle: un Tandem Van De Graaff da 15 MV che nei primi anni '80 fu utilizzato per i primi esperimenti, e un Ciclotrone Superconduttore K800 in piena attività dal 1996.

Per il test SEE e per le irradiazioni di protoni (da pochi MeV a 60 MeV), BEAMIDE ha ereditato un sistema di dosimetria basato su fotomoltiplicatori al silicio (SIPM). Quattro SIPM si trovano in posizioni fisse attorno al DUT e il quinto è mobile davanti al DUT. Il sistema fornisce in tempo reale il flusso e l'uniformità dello spot del fascio. L'impianto di irraggiamento opera in aria con tutti i vantaggi che ciò comporta.

Clienti serviti:  ESA/ESTEC, CONSORZIO CREO, THALES-ALENIA, STM, SENSL, CAEN, CESI, TSD-SPACE, TESAT, IMEC, SITAEL, TAI-TUSAS, MICRO-TEST, EADS-ASTRIUM, CARLO GAVAZZI SPACE

Previous
Next
Previous
Next
Altri siti di irradiazione a cui BEAMIDE ha accesso
1. UCL-Université Catholique de Louvain (Louvain La Neuve, Belgio) e RADEF-Finlandia per i test SEE e DD nel vuoto con ioni pesanti.
  • In UCL: LIF (Light Ion Facility) per testare il comportamento DUT a valori LET di superficie molto bassi 
  • In UCL: HIF (Heavy Ion Facility) per valori di superficie LET fino a 60 MeV/mg/cm22.
  •   In RADEF: sono disponibili due miscele con valori di superficie LET da circa 1 a circa 60 MeV/mg/cm22.
  • Entrambi gli impianti forniscono uniformità del fascio, dove i flussi ionici e gli intervalli in silicio sono conformi alla norma ECSS/ESA.
2. CNA Seville e HZDR Dresden per irradiazioni protoniche

In questi siti possiamo preparare, eseguire e assistere in tutte le fasi la campagna di irradiazione con protoni da 0,04 MeV a 50 MeV ed elettroni da 0,6 MeV a 30 MeV, con flussi di particelle da una singola particella a circa 1013  particelle/( cm2.s). I parametri e le prestazioni del fascio sono conformi agli standard ECSS/ESA.13 particles/(cm2.s). The beam parameters and performances are compliant with ECSS/ESA standards.

3. Impianti ESTEC/ESA, TAEA-SANAEM (Ankara, Turchia), ENEA-Calliope (Roma, Italia), Universita' di Palermo, CNR-ISOF, UCL-Università Cattolica di Louvain (Louvain La Neuve, Belgio) per 60Co gamma sorgente di raggi per irradiazione TID; dosi elevate, ELDRS (Enhanced Low Dose Rate Sensitivity) e dosi industriali
  • BEAMIDE ha accesso ai dati da molte prove eseguite in tutti questi siti di irradiazione gamma Co-60. I dosaggi disponibili vanno dai valori di dose ELDRS (0,5 - a -10 mrad(Si)/s) fino ai valori di dose industriale di 10 kGY/h e ai valori di TID di 15 MGy.
  • Si possono irradiare un singolo componente IC e una dimensione Euro-pallet di circa 500 kg.
4- Frascati Neutron Generator (FNG) presso i Laboratori ENEA di Frascati per neutroni da 14 MeV (possibili anche 2,5 MeV)
  • L'impianto FNG può fornire flussi di neutroni veloci accuratamente fino a 5∙10n/(cm2.s). Produce fino a 1∙1011 n/s di neutroni da 14 MeV in modalità continua o pulsata (lunghezza minima dell'impulso 6 μs.)
  • FNG can also produce 2.5 MeV neutrons by using deuterated targets by means of the D(d,n)3He fusion reaction with the maximum neutron flux of 5∙107 n/(cm2.s) in continuous or pulsed mode.
  • l sito fornisce un uniforme fascio di elettroni a bassa energia su una grande area di fascio attraverso un braccio robotico. Un lungo periodo di preparazione è stato effettuato per adattare l'impianto, la strumentazione e gli strumenti per eseguire l'irradiazione di celle solari, ottiche, polimeri secondo le procedure e i requisiti ECSS/ESA (disimballaggio/imballaggio, manipolazione, irradiazione ecc.). Questo sito viene utilizzato per le irradiazioni del programma ARTES dell'ESA.