Total radiation dose test setup for small satellite components

Thumbnail Image

URL

Journal Title

Journal ISSN

Volume Title

Sähkötekniikan korkeakoulu | Master's thesis

Authors

Date

2019-05-06

Department

Major/Subject

Space Science and Technology

Mcode

ELEC3039

Degree programme

NanoRad - Master’s Programme in Nano and Radio Sciences (TS2013)

Language

en

Pages

45+6

Series

Abstract

Small satellites typically favour the use of commercial and automotive-grade electronic components over much more expensive space-grade versions. However the radiation tolerance of the former can't be guaranteed, and component-specific radiation testing needs to be performed. This master's thesis presents a total ionising dose test campaign conducted on a selection of standard and automotive commercial components. Combined biasing and measurement circuits for each component type were designed, and the manufactured boards were irradiated with gamma-rays. Electric measurements were done before irradiation, between each irradiation step and after room-temperature and high-temperature annealing periods. The used equipment as well as software are shown, and an overview of the final results is given. A large majority of the components could be used for a Low Earth Orbit mission lasting up to five years. Three behaviour types were observed: no significant change, performance degradation and loss of functionality due to irradiation.

Piensatelliiteissa suositaan tyypillisesti kuluttajien ja autoteollisuuden käyttämiä komponentteja kalliimpien avaruussovelluksia varten luokiteltujen komponenttien sijaan. Näiden komponenttien säteilynkestävyydestä ei kuitenkaan ole varmuutta ja ne tulee siis erikseen testata. Tässä diplomityössä esitellään valikoiduille komponenteille suoritettua testikampanjaa, jossa tutkittiin ionisoivan säteilyn vaikutusta kyseisten komponenttien oleellisiin parametreihin. Kullekin komponenttityypille suunniteltiin mittauspiiri, ja valmistetut piirilevyt altistettiin gammasäteilylle. Komponenttien parametrit mitattiin ennen säteilytystä, säteilyannosten välissä ja palautumisjaksojen jälkeen. Työssä esitellään käytetyt tarvikkeet ja ohjelmat, ja tuloksista annetaan yleiskuva. Lähes jokaista testattua komponenttia voisi käyttää muutaman vuoden kestävässä avaruusprojektissa, joka olisi matalalla Maan kiertoradalla. Testatut komponentit voidaan jakaa karkeasti kolmeen ryhmään säteilyn aiheuttamien vaikutusten mukaan: ei huomattavaa vaikutusta, suorityskyky heikkeni tai toiminnallisuus menetettiin.

Description

Supervisor

Praks, Jaan

Thesis advisor

Bosser, Alexandre

Keywords

dose rate, radiation testing, total ionising dose, Cobalt-60, small satellites

Other note

Citation

Permanent link to this item

https://urn.fi/URN:NBN:fi:aalto-201905122964

Collections

[dipl] Sähkötekniikan korkeakoulu / ELEC