一种具有对空间带电粒子辐照防护功能的电子设备机箱

摘要

一种具有对带电粒子辐照防护功能的电子设备机箱，属于电子设备辐照防护技术领域，它包括：带永磁体的密封箱体、外屏蔽壳体和内屏蔽壳体；在密封箱体非垂直于带电粒子入射方向的相对两端面上固定一对永磁材料，且两个永磁材料相对面的极性互异，从而在密封箱体外一定空间L内形成强磁场；在密封箱壳体内紧贴内壁安装固定内屏蔽壳体，电子设备放置在安装了永磁体的密封箱体中，其电气信号通过密封箱体上引出杆或密封电连接器与外部设备实现互连。本发明提升了空间用电子设备的使用可靠性，降低对电子设备中元器件和组件级产品的耐辐照加固要求，同时大幅降低整个空间辐照环境条件下电子设备的成本。

说明书

技术领域

本发明涉及一种电子设备机箱，特别是一种具有对空间带电粒子辐照防护 功能的电子设备机箱，电子设备辐照防护技术领域。

背景技术

空间带电粒子辐照是造成电子元器件损伤的重要因素之一，现有的辐照防 护措施主要是对二极管、三极管等半导体器件进行隔离屏蔽保护，其基本原理 是根据射线通过物质后其强度会被减弱的原理，通过增加带电粒子在隔离屏蔽 介质中的损耗和能量衰减来实现保护，这种方式要求隔离介质层成分复杂并且 厚度大，工艺和封装难度大，同时对于高能带电粒子往往阻隔效果有限，从而 降低整个产品的可靠性，不能满足空间环境等复杂情况下的长期使用要求。

电子设备机箱与外界环境直接接触，因此是电子设备抗辐照的第一层门户。 现阶段的辐照屏蔽防护方法主要是通过改变机箱壳体材料和厚度来损耗或衰减 入射带电粒子的能量，从而实现对其内部电子设备的保护。

发明内容

本发明技术解决问题：克服现有技术的不足，提供一种具有对空间带电粒 子辐照防护功能的电子设备机箱，以解决带电粒子辐照环境下电子设备及电子 元器件受到损伤的问题。

本发明技术解决方案：一种具有对带电粒子辐照防护功能的电子设备机箱， 包括：带永磁体的密封箱体（2）、外屏蔽壳体（1）和内屏蔽壳体（3）；在密封 箱体（2）非垂直于带电粒子入射方向的相对两端面上固定一对永磁材料（4、9）， 且两个永磁材料相对面的极性互异，从而在密封箱体（2）外一定空间L内形成 强磁场；在距密封箱壳体（2）的外表面（10）大于L的空间安装外屏蔽壳体（1）； 其中外屏蔽壳体（1）的内壁（11）与密封箱体（2）的外表面（10）的间距不 小于L，实现对外屏蔽壳体内部的静磁场屏蔽而不会影响箱体外部其他设备；在 密封箱壳体（2）内紧贴内壁安装固定内屏蔽壳体（3），实现对密封箱体（2） 内部的静磁场屏蔽；电子设备（13）放置在安装了永磁体的密封箱体（2）中， 其电气信号通过密封箱体上引出杆（7）或密封电连接器与外部设备实现互连， 热控则通过液冷管路（6）与外部设备互连；整个密封箱体（2）通过反磁材料 的安装支架（12）固定在外屏蔽壳体（1）内部。

所述外屏蔽壳体（1）、密封箱体外壳（2）和内屏蔽壳体材料（3）均为高 磁导率（相对磁导率不小于100000）的铁磁材料。

本发明与现有技术相比的优点在于：

（1）本发明通过在电子设备箱体外部形成强磁场，使得入射带电粒子运动 轨迹发生改变而不会落在或穿透机箱壳体，从而减小外部带电粒子辐照对其内 部电子设备造成的影响。对比现有的屏蔽防护技术，其优点就在于大幅减小带 电粒子穿透壳体的概率，从而降低对电子设备中元器件和组件级产品的耐辐照 要求，有利于提升空间用电子设备的使用可靠性，同时大幅降低整个辐照环境 条件下电子设备的成本。

（2）本发明通过高导磁材料构成的外屏蔽壳体，将强磁场对设备外部电磁 环境的影响大幅减少，避免强磁场与设备外部磁场产生不良的互动作用。

（3）本发明通过高导磁材料构成的内屏蔽壳体，将强磁场对设备内部电子 线路及元器件的影响大幅减少，避免强磁场与设备内电子模块的正常运行产生 不良作用。

附图说明

图1是本发明原理示意图；

图2是本发明装置的内部结构示意图；

图3是本发明装置中带永磁体的密封箱体示意图；

图4是本发明装置中外屏蔽壳体示意图；

图5是本发明实施例的示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。

本发明的基本思想是利用永磁材料在电子设备机箱外部空间形成强磁场， 当外部带电粒子以一定初速度入射时，在强磁场的作用下带电粒子发生偏转而 不会落在或穿透机箱壳体，从而能防止和减少外部带电粒子对内部电子设备的 影响。

如图1所示描述了一种增强电子设备耐受带电粒子辐照性能的方法：在电 子设备密封箱体2非垂直于带电粒子入射方向的相对两端面上固定一对永磁材 料4，9，且永磁材料相对面的极性互异，此时永磁材料会在密封箱体外一定空 间内形成强磁场；当安装在密封箱体2外部的一对永磁材料4，9产生的磁场强 度为B时，只要在密封箱体2的外部高度大于（其中v为入射带电粒子 的初速度，q/m为带电粒子荷质比）入射的带电粒子均会发生偏转而不会落在密 封箱体上，从而避免带电粒子穿透机箱对其内部电子设备造成影响。

如图2所示，本发明包括外屏蔽壳体1、带一对永磁体4，9的密封箱体2、 内屏蔽壳体3、可伐合金引出杆7及铜材质液冷导管6等组成。如果外部入射的 带电粒子为α粒子，其入射速度为3×10⁵m/s，荷质比为5×10⁷c/kg。在密封箱体 2相对的两个端面上安装、固定一对永磁材料4、9，其剩余磁通密度为 1.28T～1.32T，且相对方向的磁极性互异，那么这一对永磁材料4、9在密封箱体 2四周空间L范围内会产生不小于1T的强磁场（如图3所示）。此时，外屏蔽 壳体1的内壁11与密封箱体2的外壁10之间至少相距为12mm（如图4 所示）。

这样，可将电子线路板及其它需要保护的电气单元安装固定在密封箱体2 内部，其电气信号通过密封箱体2上的可伐合金引出杆7传递出来，其内部散 热可通过铜材质液冷导管6导出。外屏蔽壳体1的内壁11与密封箱体2的外壁 10之间最小距离不小于12mm。即可将外部入射的α粒子偏转离开密封箱体2， 从而可以有效防止带电α粒子穿透密封机箱箱体2对其内部的电子线路板和其 它辐照敏感的电子设备13造成影响。密封箱体2通过四个铜质安装支架12固 定在外屏蔽箱体内部（如图5所示）。

外屏蔽壳体1、内屏蔽壳体3材料均为坡莫合金，其相对磁导率可达100000 以上，对强磁场具有良好的屏蔽效果。密封箱体2的材料为高磁导率电工纯铁 （其相对磁导率大于9700）。密封箱体2上安装有采用玻璃绝缘子8和陶瓷材质 5分别封接的可伐合金引出杆7和铜材质液冷导管6，分别用于传递电气信号和 内部热控。

本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。

以上结合附图对本发明的具体实施方式做了说明，但这些说明不能被理解 为限制了本发明的范围，本发明的保护范围由随附的权利要求书限定，任何在 本发明权利要求基础上的改动都是本发明的保护范围。