Strahlungstest — ESCC / MIL-STD-883 / ECSS-Q-ST-60-15

Was ist Radiation?

Strahlungstests sind eine Gruppe von Tests, bei denen die Komponente auf ihre Gesamtionisierungsdosis (TID), Einzelereigniseffekte (SEE) und Verschiebungsschäden hin bewertet wird. Es ist ein grundlegender Schritt in der Qualifikation der Weltraumelektronik.

Zweck von Radiation

Ziel ist es, zu überprüfen, ob elektronische Komponenten bei der Strahlungsdosis, der sie während der Missionsdauer ausgesetzt sind, ihre Funktion behalten und gegen Einzelereigniseffekte resistent sind.

Bei welchen Produkten wird Radiation angewendet?

Weltraumelektronik und integrierte Schaltkreise
Leistungswandler
Sensoren und Detektoren
Optische und Polymermaterialien

In welchen Branchen wird Radiation eingesetzt?

Luft- und RaumfahrtRaumVerteidigungElektronik

Normen zu Radiation

ESCC-Grundspezifikationen
MIL-STD-883 Methode 1019
ECSS-Q-ST-60-15
JESD57

Prüfbedingungen für Radiation

Gesamtdosis (TID): Definiert in krad(Si), entsprechend dem Missionsprofil
Dosisleistung: Im Standard definiert; Effekte bei niedriger Dosisleistung werden separat bewertet
Einzelereigniseffekte: SEU-, SEL-, SET-, SEB-Bewertung mit einem Schwerionen- oder Protonenstrahl
Temperatur: Im Standard definiert; Bei einigen Tests erhöhte Temperatur

Prüfgerät für Radiation

Gammastrahlungsquelle (Co-60)
Zugang zu einem Schwerionen- oder Protonenbeschleuniger
Dosimetriesystem
Elektrische Charakterisierungsanlage während der Bestrahlung

Probenanforderungen für Radiation

Die Anzahl der Proben und die Rückverfolgbarkeit der Chargen müssen dokumentiert werden
Vor der Bestrahlung muss eine elektrische Charakterisierung durchgeführt werden
Kritische Parameter und Grenzen müssen definiert werden
Einige Tests sind für den einmaligen Gebrauch bestimmt

Dauer von Radiation

Dies hängt vom Zugang zur Quelle und vom Dosisniveau ab. Das Programm dauert normalerweise Wochen.

Ablauf von Radiation

1Die Missionsstrahlungsumgebung und die Zieldosis werden bestimmt.
2Vor der Bestrahlung wird eine elektrische Charakterisierung durchgeführt.
3Die Bestrahlung erfolgt mit der definierten Dosisleistung.
4Die Parameter werden an Zwischendosispunkten gemessen.
5Strahltests werden für Einzelereigniseffekte durchgeführt.
6Die Ergebnisse werden als Parameterverschiebung und Ereignisquerschnitt angegeben.

Annahmekriterien für Radiation

Als Akzeptanzkriterium werden in der Spezifikation die zulässigen Verschiebungsgrenzen für kritische Parameter und Einzelereignis-Effekt-Schwellenwerte angegeben.

Auswertung der Ergebnisse

TID und SEE sind unterschiedliche Mechanismen; Eine Komponente, die das eine besteht, kann das andere nicht bestehen. Dosisleistungseffekte sind bei bipolaren Technologien besonders wichtig.

Prüfbericht zu Radiation

Angewandte Standards
Zieldosis und Dosisleistung
Dosimetrieaufzeichnungen
Parameter vor/nach der Bestrahlung
Wirkungsquerschnitte einzelner Ereignisse

Akkreditierung

EUROLAB verfügt über eine international anerkannte Akkreditierung, die von Akkreditierungsstellen erhalten wurde, die Vertragspartei der multilateralen Anerkennungsvereinbarungen IAF und ILAC sind, gemäß ISO/IEC 17025 für Labortests, ISO/IEC 17020 für Inspektion und Überwachung sowie ISO/IEC 17021-1 und ISO/IEC 17065 für System- und Produktzertifizierung. Diese Kette stellt sicher, dass die ausgestellten Berichte und Zertifikate weltweit akzeptiert werden.

Ob dieser Test im akkreditierten Rahmen angeboten werden kann, hängt von Ihrem Produkt und der angewandten Norm ab; Da die Akkreditierung methodenbasiert erfolgt, wird der Umfang bereits im Angebotsstadium schriftlich bestätigt.

Geltungsbereich und Berechtigungen

Luft- und Raumfahrtprüfung — Was umfasst dieser Prüfbereich?

Der folgende Abschnitt beschreibt das Gebiet, zu dem der Test Radiation gehört; die Bedingungen und Abnahmekriterien dieses konkreten Tests stehen in den obigen Abschnitten. Der für Ihr Produkt spezifische Umfang wird schriftlich im Angebotsstadium festgelegt.

Luft- und Raumfahrtprüfungen zeigen, dass die Ausrüstung in der Flugumgebung weiterhin funktioniert, und liefern Nachweise für die Lufttüchtigkeitsakte. In dieser Familie ist die akzeptable Ausfallwahrscheinlichkeit um mehrere Größenordnungen niedriger als in anderen Branchen; dies bestimmt unmittelbar den Prüfumfang und den Zertifizierungsaufwand.

Das markanteste Merkmal des Bereichs ist die RÜCKVERFOLGBARKEIT. Aus welcher Schmelze ein Flugzeugteil stammt, in welchem Wärmebehandlungsofen und mit welchem Zyklus es bearbeitet wurde, welcher Schweißer geschweißt hat und welcher Prüfer es abgenommen hat, wird alles erfasst. Der Prüfbericht ist ein Glied dieser Kette; ist die Kette unterbrochen, hat der Bericht für sich allein keinen Wert.

Die Umweltqualifikation erfolgt nach RTCA DO-160, wobei die Kategorien je nach EINBAUORT der Ausrüstung im Flugzeug gewählt werden. Ein am Cockpitpaneel montiertes Gerät und ein im Flügel montiertes Gerät durchlaufen denselben Abschnitt in unterschiedlichen Kategorien. Beim Lesen eines DO-160-Berichts ist es daher wesentlich zu wissen, welche Abschnitte in welchen Kategorien angewendet wurden.

Auf der Seite von Software und komplexer Hardware ändert sich der Ansatz vollständig: Der Nachweis ist nicht die Prüfung, sondern die PROZESSSICHERUNG. DO-178C für Software und DO-254 für komplexe elektronische Hardware legen fest, wie der Entwicklungsprozess ablaufen soll und welche Nachweise zu erbringen sind. Jeder Schritt, von der Anforderung über den Code bis zum Codetest und zur Abdeckungsanalyse, muss rückverfolgbar sein. Das Testen einer Software macht sie nicht zertifizierbar; das tut die Prozessdokumentation.

Auf der Seite von Material und Sonderprozessen gilt ein eigenständiges Regelwerk. AWS D17.1 wird für Schweißen, SAE AMS 2750 für Pyrometrie bei der Wärmebehandlung und NAS 410 für Personal der zerstörungsfreien Prüfung verwendet. Für Sonderprozesse (Wärmebehandlung, Beschichtung, Schweißen, NDT, Kleben) ist die NADCAP-Akkreditierung in der Lieferkette faktisch verpflichtend; ohne NADCAP ist es nicht möglich, Teile an viele OEMs zu verkaufen.

Auf der Seite des Qualitätsmanagementsystems wird die Normenreihe AS/EN 9100 verwendet: 9100 für Hersteller, 9110 für Instandhaltungsbetriebe und 9120 für Händler. Ohne diese Zertifikate ist der Einstieg in die Luft- und Raumfahrt-Lieferkette praktisch unmöglich, und die Audits sind deutlich detaillierter als in anderen Branchen.

Das Risiko gefälschter Teile ist ein für den Bereich eigentümliches Thema. Zur Erkennung gefälschter oder wiederaufbereiteter Teile in der Lieferkette elektronischer Bauteile werden eigene Normen und Prüfmethoden (Sichtprüfung, Röntgen, Dekapsulierung und Untersuchung der inneren Struktur, XRF) eingesetzt.

Weltraumanwendungen bringen weitere Ebenen mit sich: Ausgasung im Vakuum, Strahlungsbeständigkeit, langandauernde Thermovakuumzyklen und die Bewertung von Single-Event-Effekten.

Methodengruppen in diesem Bereich

Umweltqualifikation
RTCA-DO-160-Abschnitte: Temperatur und Höhe, Vibration, Stoß, Feuchtigkeit, Sand und Staub, Pilzbefall, Salznebel, Flüssigkeitsempfindlichkeit, Vereisung, Blitzschlag.
Elektromagnetisch
Die EMV-Abschnitte von DO-160; MIL-STD-461 und MIL-STD-704 zu Leistungsmerkmalen auf militärischen Plattformen.
Software- und Hardware-Absicherung
DO-178C Software-Lebenszyklus und DO-254 Hardware-Entwurfsabsicherungsnachweise; Anforderungsrückverfolgbarkeit und Abdeckungsanalyse.
Werkstoffe und Schweißen
Schweißnachweis nach AWS D17.1, mechanische Werkstoffprüfung, Metallografie und zerstörungsfreie Prüfung.
Kontrolle besonderer Prozesse
SAE AMS 2750 Pyrometrie, Verifizierung von Beschichtungs- und Wärmebehandlungsprozessen, Vorbereitung auf NADCAP-Audits.
Weltraumumgebung
Thermovakuumzyklen, Ausgasung, Strahlungstoleranz und akustische/Vibrations-Qualifikation.

Häufig verwechselt in diesem Bereich

Es gibt kein Dokument namens „DO-160-Zertifikat"; DO-160 ist eine Prüfspezifikation, deren Ergebnis ein Qualifikationsbericht ist.
Die Auswahl der Abschnitte und Kategorien ergibt sich aus der Gerätespezifikation des Kunden; das Labor kann diese Auswahl nicht eigenständig treffen.
DO-178C und DO-254 können nicht allein durch Prüfung erfüllt werden; der Nachweis ist die Rückverfolgbarkeit des Entwicklungsprozesses.
Ein AS9100-Zertifikat ist keine Produktzulassung; es ist ein Qualitätsmanagementzertifikat, die Teilezulassung läuft separat.
Bei besonderen Prozessen wird ohne NADCAP durchgeführte Arbeit in der Lieferkette nicht akzeptiert, selbst wenn sie technisch korrekt ist.
MIL-STD-810 und DO-160 werden oft verwechselt: die eine ist eine militärische, die andere eine zivile Luftfahrtspezifikation, und ihre Profile unterscheiden sich.

Welche Entscheidungen diese Ergebnisse unterstützen

Lufttüchtigkeit und TSO/ETSO-Unterlagen
Eintritt in die Luft- und Raumfahrt-Lieferkette und Lieferantenfreigabe
Freigabe besonderer Prozesse und NADCAP-Vorbereitung
Ermittlung der Auswirkung einer Konstruktionsänderung auf die Qualifikation
Management des Risikos gefälschter Teile und Bauteilverifizierung

Häufige Fragen zu Radiation

Was ist der Unterschied zwischen TID und SEE?

TID ist der allmähliche Abbau, der durch die im Laufe der Zeit akkumulierte Gesamtdosis verursacht wird. SEE ist ein Fehler oder Schaden, der augenblicklich durch ein einzelnes hochenergetisches Teilchen verursacht wird. Die beiden werden mit getrennten Tests bewertet.

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