我在ADI公司從事高速ADC支持工作有很多年，但近兩年已轉移到航天產品部門。當我就本月要撰寫的主題展開頭腦風暴時，我想到何不將我工作過的兩個領域結合起來，談談關于高速ADC的幾種輻射效應。深入探討輻射如何影響高速ADC的某些細節之前，我們首先必須對一般的輻射效應有所了解。這將是一個包括多部分的系列，分若干篇博客介紹，我們將研究存在哪些類型的效應，然后看看其中幾個效應如何具體影響高速ADC。

當一臺設備被置于惡劣的太空環境時，可以預料輻射會導致不同類型的不良行為。這就是為什么我們使用德克薩斯州農工大學回旋加速器以及美國和世界各地的其他類似設施的原因。這些設施使我們能夠在將設備放入衛星等應用環境之前，將設備暴露在輻射中以測量其性能。與可以更換故障設備的地面應用不同，設備送入太空之后，無法輕松進行更換。至少，在太空中更換設備會是一個成本巨大的冒險舉措。

我想，很多人可能回想起哈勃望遠鏡的早期問題。我相信，那些事情對所有參與者來說都是痛苦的回憶。雖然它的問題不是太空輻射，而是設計缺陷，但發射之后的維修仍然是一個難題。通過在地球上對設備進行輻射測試，我們有信心確保設備可以在惡劣的太空輻射環境中正常運行。知道為什么要進行輻射測試之后，我們來看看可能遇到的不同輻射效應。

一般可觀察到兩種類型的效應，即累積效應和單粒子效應(SEE)。累積效應發生在較長時間內，設備反復暴露于輻射之下，性能開始以某種方式發生轉變。受累積效應影響，設備復位或斷電后重啟不會使設備返回到標稱工作狀態。這些累積效應導致設備性能出現“半永久性”到永久性的變化。我使用“半永久性”這個說法的原因是，這種情況下輻射引起的效應不會因為設備復位或斷電后重啟而消除，但可能隨著時間推移或暴露于高溫而退火消失。這里我不打算詳細討論退火過程。就本篇博客而言，我們假設累積效應保留在設備中。

累積效應主要分為兩類：總電離輻射劑量(TID)和位移損傷。TID效應通常發生在設備使用壽命中的很長一段時間內。當測試TID效應時，設備暴露于輻射下直至達到一定的劑量。劑量決定所執行的TID測試類型。分為兩種類型：低劑量率(LDR)和高劑量率(HDR)。一般來說，小于或等于30mrad/s的輻射量被認為是LDR，50到300 rad/s范圍內的輻射量被認為是HDR。30 kRad到100 kRad的總電離輻射劑量是相當常見的。目的是讓設備暴露于大量輻射下，以測量其在太空應用中的使用壽命。

通常會在輻射暴露之前對設備進行測試以建立基線性能。然后將其暴露于特定劑量率的輻射（LDR或HDR）下并持續一段時間，以達到所需的總電離輻射劑量。暴露于輻射之后，對設備重新測試以確定其性能的任何變化。在輻射暴露期間，設備將被調整到正常工作模式，以模擬設備在太空應用中的工作條件。

位移損傷是指輻射離子撞擊設備，并因此使組成設備的材料中的原子發生位移。這種位移可能導致晶格空位或填隙。這些原子隨后可能重組或形成穩定的缺陷。就本博客系列而言，我們將重點關注TID效應，而較少關注位移損傷。要了解位移損傷的復雜細節，涉及到相當多的物理知識，這超出了本博客的范圍。