FR2757342A1 - Dispositif de blindage contre des particules chargees - Google Patents
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Abstract
La présente invention concerne un dispositif de blindage contre des particules chargées et permet d'utiliser complètement les performances d'un équipement électronique et de diminuer son coût de fabrication; il autorise également une large plage d'applications. Dans le dispositif de blindage contre des particules chargées, un coffret d'équipement (12) comportant des circuits électroniques, est construit à l'aide d'un coffret d'équipement (12) ayant une couche de blindage (13) pour bloquer les particules chargées allant de l'extérieur du coffret d'équipement (12) vers l'intérieur du coffret d'équipement (12). Un condensateur pour générer un champ électrique dirigé de l'intérieur du coffret d'équipement (12) vers l'extérieur du coffret d'équipement (12), est incorporé dans la couche de blindage (13) du coffret d'équipement (12).
Description
DISPOSITIF DE BLINDAGE CONTRE DES PARTICULES CHARGEES
CONTEXTE DE L'INVENTION
Domaine de l'invention
La présente invention concerne un dispositif de blindage contre des particules chargées, lequel dispositif est embarqué dans une fusée destinée à lancer un satellite, un satellite artificiel, une station spatiale, une navette spatiale ou analogue.
CONTEXTE DE L'INVENTION
Domaine de l'invention
La présente invention concerne un dispositif de blindage contre des particules chargées, lequel dispositif est embarqué dans une fusée destinée à lancer un satellite, un satellite artificiel, une station spatiale, une navette spatiale ou analogue.
Description de l'art antérieur
Au cours de ces dernières années, il a été constaté un problème concernant l'influence du rayonnement cosmique sur les LSI et analogue dans l'équipement électronique utilisé dans un environnement spatial ou l'équipement électronique utilisé au voisinage d'un accélérateur de particules chargées ou d'un équipement radiologique. En particulier dans le cas des équipements électroniques spatiaux à orbite basse, on a découvert que l'entrée des protons présents dans la ceinture de Van Allen et des particules lourdes des rayons cosmiques galactiques dans un équipement électronique provoquent des "latchup" ou des erreurs logicielles des VLSI.
Au cours de ces dernières années, il a été constaté un problème concernant l'influence du rayonnement cosmique sur les LSI et analogue dans l'équipement électronique utilisé dans un environnement spatial ou l'équipement électronique utilisé au voisinage d'un accélérateur de particules chargées ou d'un équipement radiologique. En particulier dans le cas des équipements électroniques spatiaux à orbite basse, on a découvert que l'entrée des protons présents dans la ceinture de Van Allen et des particules lourdes des rayons cosmiques galactiques dans un équipement électronique provoquent des "latchup" ou des erreurs logicielles des VLSI.
Sur terre également, il est apparu une demande pour des mesures contre les dysfonctionnements d'un équipement électronique utilisé dans un environnement de rayonnement similaire, dans lequel de nombreuses particules chargées sont émises ou présentes.
Jusqu'à présent, en réponse au problème et à la demande mentionnés ci-dessus, le processus et la structure de dispositif des VLSI ont été améliorés pour réaliser ou utiliser des dispositifs spéciaux résistant au rayonnement, prévus pour blinder un équipement électronique contre les rayonnements.
Dans une structure classique de blindage contre l'entrée d'un rayonnement, les circuits situés dans un équipement électronique sont recouverts d'une plaque métallique de la gravité spécifique la plus élevée dans la plage autorisée à l'intérieur des contraintes de poids et de volume.
Toutefois, le premier équipement électronique, utilisant les dispositifs spéciaux résistant au rayonnement, nécessite que la sensibilité aux charges électriques dans les dispositifs soit fixée à un niveau plus bas que celui de l'équipement électronique ayant les mêmes fonctions mais utilisant des dispositifs orientés vers le grand public. Ceci pose un problème en ce que la vitesse de fonctionnement est sacrifiée, l'intégration est dégradée en raison de l'addition de la structure spéciale, ou la consommation en énergie est augmentée, empêchant ainsi les performances de l'équipement électronique d'être entièrement utilisées.
Il existe un autre problème en ce que l'équipement électronique utilisant les dispositifs résistant au rayonnement nécessite un investissement et un temps sensibles pour la réalisation et la conception des dispositifs résistant au rayonnement, en raison des difficultés et de la nécessité de considérations spéciales pour leur conception, entraînant un coût de fabrication élevé.
Dans les derniers équipements électroniques, utilisant la plaque métallique ayant une gravité spécifique élevée comme structure de blindage, il est nécessaire de rendre la plaque métallique extrêmement épaisse. Ceci est un inconvénient pour l'équipement électronique destiné à être embarqué dans un vaisseau spatial, qui a une limite de poids strict.
RESUME DE L'INVENTION
En conséquence, la présente invention a été réalisée en considérant l'art antérieur, y compris les inconvénients et les insuffisances de celui-ci, et un but de la présente invention consiste à fournir un dispositif de blindage contre des particules chargées, lequel dispositif est capable de permettre aux performances d'un équipement électronique d'être entièrement utilisées, diminuant le coût de fabrication, et permettant son utilisation dans une large plage d'applications.
En conséquence, la présente invention a été réalisée en considérant l'art antérieur, y compris les inconvénients et les insuffisances de celui-ci, et un but de la présente invention consiste à fournir un dispositif de blindage contre des particules chargées, lequel dispositif est capable de permettre aux performances d'un équipement électronique d'être entièrement utilisées, diminuant le coût de fabrication, et permettant son utilisation dans une large plage d'applications.
A cet effet, selon la présente invention, il est fourni un dispositif de blindage contre des particules chargées dans un équipement électronique pourvu d'un coffret d'équipement comportant un circuit électronique, dans lequel : le coffret d'équipement est constitué d'un coffret d'équipement ayant une couche de blindage pour le blindage contre les particules chargées allant de l'extérieur du coffret d'équipement vers l'intérieur du coffret d'équipement, un condensateur pour générer un champ électrique dirigé de l'intérieur du coffret d'équipement vers l'extérieur du coffret d'équipement, étant incorporé dans la couche de blindage du coffret d'équipement.
Ainsi, la couche de blindage empêche les particules chargées provenant de l'extérieur du coffret d'équipement d'entrer dans le coffret d'équipement. En outre, même si les particules chargées provenant de l'extérieur du coffret d'équipement entrent dans la couche de blindage, leur énergie incidente est atténuée à travers la couche de blindage.
Dans une forme préférée du dispositif de blindage contre des particules chargées selon la présente invention, la couche de blindage est fixée au coffret d'équipement.
Dans une autre forme préférée du dispositif de blindage contre des particules chargées selon la présente invention, le coffret d'équipement est constitué par la couche de blindage.
Dans encore une autre forme préférée du dispositif de blindage contre des particules chargées selon la présente invention, l'équipement électronique est constitué d'un équipement électronique utilisé dans un environnement spatial.
BREVE DESCRIPTION DES DESSINS
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description ci-après faite en référence aux dessins annexés sur lesquels
la figure 1 est une vue en perspective montrant un dispositif de blindage contre des particules chargées selon un premier mode de réalisation de la présente invention
et la figure 2 est un schéma de circuit montrant un condensateur constituant une couche de blindage.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description ci-après faite en référence aux dessins annexés sur lesquels
la figure 1 est une vue en perspective montrant un dispositif de blindage contre des particules chargées selon un premier mode de réalisation de la présente invention
et la figure 2 est un schéma de circuit montrant un condensateur constituant une couche de blindage.
DESCRIPTION DE MODES DE REALISATION PREFERES
En se référant maintenant aux dessins annexés, la présente invention va être expliquée conjointement avec des modes de réalisation.
En se référant maintenant aux dessins annexés, la présente invention va être expliquée conjointement avec des modes de réalisation.
La figure 1 est une vue en perspective montrant un dispositif de blindage contre des particules chargées selon un premier mode de réalisation de la présente invention ; et la figure 2 est un schéma de circuit montrant un condensateur constituant une couche de blindage.
Sur les dessins, un dispositif 11 de blindage contre des particules chargées est équipé d'un coffret d'équipement 12 et de couches de blindage 13.
Le coffret d'équipement 12 est construit par une boîte carrée constituée d'un hexaèdre. Le coffret d'équipement 12 comporte une pluralité de cartes de circuits (non représentées) constituant un équipement d'observation 14 servant d'équipement électronique utilisé dans un environnement spatial. Montés sur les cartes de circuits (non représentées) se trouvent des circuits électroniques (non représentés) comportant des dispositifs à semi-conducteur et d'autres composants électroniques (non représentés).
La couche de blindage 13 est constituée d'un condensateur 18 ayant des plaques 15 et 16 et un diélectrique 17, et de plaqués de renfort en aluminium (non représentées) placées sur les plaques 15 et 16 du condensateur 18 par l'intermédiaire de couches isolantes (non représentées). La couche de blindage 13 est fixée à chacune des six surfaces internes du coffret d'équipement 12 ou à la totalité de la surface de la paroi de module d'un sous-système situé dans le coffret d'équipement 12.
Les plaques 15 et 16 sont constituées, par exemple, de plaques de cuivre. Ces deux plaques 15 et 16 sont positionnées de façon qu'elles soient opposées entre elles avec un intervalle prédéterminé prévu entre elles, et qu'elles soient parallèles aux surfaces internes du coffret d'équipement 12 ; les plaques sont respectivement connectées à l'électrode positive et à l'électrode négative d'une alimentation (batterie) 19 ou d'une batterie (non représentée). Le diélectrique 17 est constitué d'un organe ayant une constante diélectrique élevée ; il est placé entre les deux plaques 15 et 16.
Le condensateur 18 est incorporé dans la couche de blindage 13. Une haute tension appliquée aux plaques 15 et 16 depuis l'alimentation 19 provoque la génération par le condensateur 18 d'un champ électrique L dirigé de l'intérieur du coffret d'équipement 12 vers l'extérieur du coffret d'équipement 12, et qui est perpendiculaire aux surfaces internes du coffret d'équipement 12.
Dans le dispositif de blindage contre des particules chargées, le champ électrique L généré par le condensateur 18 et les charges électriques accumulées dans les plaques 15 et 16 protègent des rayons cosmiques, c'est-à-dire de particules chargées positivement, allant de l'extérieur du coffret d'équipement 12 vers l'intérieur du coffret d'équipement 12.
De plus, même si des rayons cosmiques provenant de l'extérieur du coffret d'équipement 12 entrent dans la couche de blindage 13, leur énergie est atténuée à travers la couche de blindage 13.
Ainsi, dans le premier mode de réalisation, des dispositifs orientés vers le grand public peuvent être utilisés pour la structure de blindage par champ électrique ; ainsi, il n'est plus nécessaire de fixer la sensibilité aux charges électriques dans les dispositifs à un niveau bas, la diminution de vitesse de fonctionnement et la dégradation de l'intégration peuvent être contrôlées, et la consommation en puissance peut être diminuée.
En outre, dans le premier mode de réalisation, l'utilisation de dispositifs orientés vers le grand public pour la structure de blindage par champ électrique permet d'économiser l'investissement et le temps requis pour la réalisation et la conception des dispositifs de blindage.
De plus, à la différence de l'art antérieur, ce mode de réalisation ne protège pas contre des particules chargées uniquement par des plaqués métalliques ; ainsi, l'épaisseur du coffret d'équipement peut être diminuée.
Dans le premier mode de réalisation, les couches de blindage sont fixées au coffret d'équipement toutefois, la présente invention n'y est pas limitée.
Dans un deuxième mode de réalisation, le coffret d'équipement peut être constitué par une couche de blindage pour protéger de façon plus efficace contre des particules chargées. Si le coffret d'équipement est une boîte carrée, il est alors construit par un cylindre carré, ouvert aux deux extrémités, et des plaques carrées qui ferment les deux extrémités du cylindre carré.
Le premier mode de réalisation est un exemple où la présente invention est appliquée à l'équipement électronique utilisé dans l'environnement spatial toutefois, l'invention n'y est pas limitée. Dans un troisième mode de réalisation, l'invention peut être appliquée, de la même manière que dans le premier mode de réalisation, à d'autres types d'équipements électroniques utilisés au voisinage d'un accélérateur de particules chargées ou d'un équipement radiologique.
Ainsi, selon la présente invention, le coffret d'équipement comportant des circuits électriques est constitué d'un coffret d'équipement ayant une couche de blindage protégeant contre des particules chargées allant de l'extérieur du coffret d'équipement vers l'intérieur du coffret d'équipement, et un condensateur destiné à générer un champ électrique dirigé de l'intérieur du coffret d'équipement vers l'extérieur du coffret d'équipement est incorporé dans la couche de blindage du coffret d'équipement ; ainsi, l'entrée de particules chargées allant de l'extérieur du coffret d'équipement vers l'intérieur du coffret d'équipement, est bloquée par la couche de blindage. De plus, même si les particules chargées provenant de l'extérieur du coffret d'équipement entrent dans le coffret d'équipement, leur énergie incidente est atténuée à travers la couche de blindage.
En conséquence, puisque des dispositifs orientés vers le grand public peuvent être utilisés pour la structure de blindage par champ électrique, il n'est plus nécessaire de fixer la sensibilité aux charges électriques dans les dispositifs à un bas niveau, la diminution de la vitesse de fonctionnement et la dégradation de l'intégration peuvent être contrôlées, et la puissance consommée peut être diminuée, permettant à l'équipement électronique d'utiliser complètement ses performances.
De plus, des dispositifs orientés vers le grand public peuvent être utilisés pour la structure de blindage par champ électrique, permettant d'économiser l'investissement et le temps requis pour la réalisation et la conception des dispositifs de blindage. Ceci autorise des coûts de fabrication réduits.
De plus, à la différence de l'art antérieur, le dispositif selon la présente invention ne protège pas contre les particules chargées uniquement par des plaques métalliques ; ainsi, l'épaisseur du coffret d'équipement peut être diminuée. Ceci permet à la présente invention d'être utilisée dans une plage importante d'applications, y compris l'équipement électronique embarqué dans un vaisseau spatial.
Claims (4)
1. Dispositif de blindage contre des particules chargées dans un équipement électronique pourvu d'un coffret d'équipement comportant un circuit électronique, dans lequel
ledit coffret d'équipement est constitué d'un coffret d'équipement ayant une couche de blindage pour le blindage contre les particules chargées allant de l'extérieur du coffret d'équipement vers l'intérieur du coffret d'équipement ; et
un condensateur pour générer un champ électrique dirigé de l'intérieur du coffret d'équipement vers l'extérieur dudit coffret d'équipement, est incorporé dans la couche de blindage du coffret d'équipement.
2. Dispositif de blindage contre des particules chargées selon la revendication 1, dans lequel ladite couche de blindage est fixée audit coffret d'équipement.
3. Dispositif de blindage contre des particules chargées selon la revendication 1, dans lequel ledit coffret d'équipement est constitué par ladite couche de blindage.
4. Dispositif de blindage contre des particules chargées selon la revendication 1, dans lequel ledit équipement électronique est constitué d'un équipement électronique utilisé dans un environnement spatial.
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