專利名稱：基于恒流源的劑量率遠(yuǎn)程在線自動測試系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體輻照實驗測試技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于恒流源的劑量率遠(yuǎn) 程在線自動測試系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)：
對空間輻射環(huán)境的研究始于上世紀(jì)四十年代。隨著地球磁場俘獲帶電粒子形成的 強輻射帶(Van-Allen帶)的發(fā)現(xiàn)和相繼發(fā)生的輻射引起的衛(wèi)星運行故障，空間輻射環(huán)境的 研究越來越受到重視，各種空間輻射探測技術(shù)和設(shè)備相繼得到了應(yīng)用，其中也包括一些用 于輻射總劑量監(jiān)測的技術(shù)，如熱釋光(TLD)劑量計、尼龍薄膜劑量計、G-M計數(shù)管、PIN 二極 管、半導(dǎo)體探測器等。這些技術(shù)雖然取得了一定的成功，但也存在各自的缺陷。如難以實現(xiàn) 在軌動態(tài)監(jiān)測，有的存在著測量或讀出電路復(fù)雜，系統(tǒng)體積或重量龐大，劑量計記錄信息與 電子學(xué)系統(tǒng)接口困難，數(shù)據(jù)處理繁瑣等問題。二十世紀(jì)七十年代，英國的Holmes-Siedle提出了空間電荷劑量計的概念。特定 工藝的P溝道金屬-氧化物-半導(dǎo)體晶體管(PM0SFET)受到電離輻射后，在其氧化層中產(chǎn) 生的俘獲正電荷和界面態(tài)會導(dǎo)致閾值電壓的漂移，閾值電壓漂移的幅度與輻射劑量呈現(xiàn)近 乎于線性的單調(diào)對應(yīng)關(guān)系。在此基礎(chǔ)上，可以利用電離輻射引起PM0SFET閾值電壓的變化 作為輻射敏感參量，進(jìn)行輻射總劑量測量。但是目前存在的一系列劑量計仍然存在著一些問題。目前存在的劑量計都不能實 現(xiàn)對劑量率的遠(yuǎn)程在線測量。在地面CO-60源γ射線環(huán)境下可以模擬空間總劑量輻照環(huán) 境，但是、射線特別是劑量比較大的、射線對人體損傷比較大，因此必須進(jìn)行遠(yuǎn)程測試， 本發(fā)明就是為滿足此種極限環(huán)境的測試而產(chǎn)生的。目前的劑量計無法實現(xiàn)電腦控制、電腦精確讀數(shù)的功能。這導(dǎo)致了測試精度偏差 比較大，人為讀數(shù)誤差比較大。本發(fā)明也是在目前這種測試條件下應(yīng)用而生的，以實現(xiàn)精確 讀數(shù)、沒有人為誤差的功能。

發(fā)明內(nèi)容
(一)要解決的技術(shù)問題有鑒于此，本發(fā)明的一個目的在于提供一種劑量率遠(yuǎn)程在線自動測試系統(tǒng)，以實 現(xiàn)在實驗人員無法進(jìn)入現(xiàn)場的總劑量輻照環(huán)境中對劑量率的遠(yuǎn)程在線精確測量，并在計算 機屏幕上實時顯示測試曲線，實時顯示和處理測試結(jié)果劑量率。本發(fā)明的另一個目的在于提供一種劑量率遠(yuǎn)程在線自動測試法，以實現(xiàn)總劑量輻 照環(huán)境下的劑量率遠(yuǎn)程在線精確測量，并在計算機屏幕上實時顯示測試曲線，實時顯示和 處理測試結(jié)果劑量率。( 二 )技術(shù)方案為達(dá)到上述一個目的，本發(fā)明提供了一種基于恒流源的劑量率遠(yuǎn)程在線自動測試 系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括
主控計算機，用于運行圖形監(jiān)控測試程序，向數(shù)據(jù)采集卡輸出控制信號，并接收數(shù)據(jù)采集卡返回的待測SOI PMOS源端電壓測試結(jié)果，然后對該測試結(jié)果進(jìn)行計算得到劑量率 并顯示；數(shù)據(jù)采集卡，用于根據(jù)接收自主控計算機的控制信號執(zhí)行數(shù)據(jù)采集，通過測試開 發(fā)板的數(shù)據(jù)采集模塊采集DUT開發(fā)板中待測SOI PMOS的源端電壓并返回給主控計算機；測試開發(fā)板，用于產(chǎn)生30 μ A的恒定電流，然后將該30 μ A的恒定電流通過電纜線 輸出給輻照源內(nèi)DUT開發(fā)板，同時用于對DUT開發(fā)板中待測SOI PMOS的源端電壓進(jìn)行采集； 以及輻照源內(nèi)DUT開發(fā)板，用于將接收的30 μ A的恒定電流施加至待測SOI PMOS上。上述方案中，所述主控計算機內(nèi)部運行一圖形監(jiān)控測試程序，該圖形監(jiān)控測試程 序由一個While循環(huán)形成，由LABVIEW程序語言通過模塊化可視化的編程實現(xiàn)，用于控制數(shù) 據(jù)的采集。上述方案中，所述數(shù)據(jù)采集卡為6210USB數(shù)據(jù)采集卡，用于進(jìn)行模擬電壓采集以 及波形編程輸出。上述方案中，所述測試開發(fā)板包括恒流源模塊和數(shù)據(jù)采集模塊，恒流源模塊用于 給DUT開發(fā)板提供30 μ A的恒定電流，數(shù)據(jù)采集模塊用于從DUT開發(fā)板中采集數(shù)據(jù)。上述方案中，所述電纜線為35米長2芯屏蔽電纜線，用于將接收自測試開發(fā)板的 30 μ A的恒定電流通過電纜線傳遞至輻照源內(nèi)DUT開發(fā)板。上述方案中，所述輻照源內(nèi)DUT開發(fā)板內(nèi)部至少可插器件1個，通過2芯屏蔽電纜 線與測試開發(fā)板相連接，器件有2個引出端口。為達(dá)到上述另一個目的，本發(fā)明提供了一種基于恒流源的劑量率遠(yuǎn)程在線自動測 試方法，該方法包括主控計算機運行圖形監(jiān)控測試程序，向數(shù)據(jù)采集卡輸出控制信號；數(shù)據(jù)采集卡根據(jù)接收的控制信號執(zhí)行數(shù)據(jù)采集，控制測試開發(fā)板的數(shù)據(jù)采集模塊 采集DUT開發(fā)板中待測SOI PMOS的源端電壓；測試開發(fā)板在數(shù)據(jù)采集卡的控制下采集DUT開發(fā)板中待測S0IPM0S的源端電壓， 并將采集的DUT開發(fā)板中待測SOI PMOS的源端電壓通過數(shù)據(jù)采集卡返回給數(shù)據(jù)采集卡；數(shù)據(jù)采集卡將DUT開發(fā)板中待測SOI PMOS的源端電壓返回給主控計算機，主控計 算機接收并顯示數(shù)據(jù)采集卡返回的的劑量率測試結(jié)果。上述方案中，所述主控計算機內(nèi)部運行的圖形監(jiān)控測試程序由一個Whi 1 e循環(huán)形 成，由LABVIEW程序語言通過模塊化可視化的編程實現(xiàn)，用于控制數(shù)據(jù)的采集。上述方案中，所述數(shù)據(jù)采集卡為6210USB數(shù)據(jù)采集卡，用于進(jìn)行模擬電壓采集以 及波形編程輸出。上述方案中，所述測試開發(fā)板在上電后進(jìn)一步包括測試開發(fā)板在上電后產(chǎn)生 30 μ A的恒定電流，然后將該30 μ A的恒定電流通過電纜線輸出給輻照源內(nèi)DUT開發(fā)板，輻 照源內(nèi)DUT開發(fā)板將接收的30 μ A的恒定電流施加至待測SOI PMOS上。(三)有益效果從上述技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明具有以下有益效果1、本發(fā)明提供的這種基于恒流源的劑量率遠(yuǎn)程在線自動測試系統(tǒng)及方法，以LABVIEW軟件為開發(fā)環(huán)境，并結(jié)合目前業(yè)界現(xiàn)有的測試儀器，進(jìn)行劑量率遠(yuǎn)程在線自動測 試。其測試結(jié)果可與圖形接口并存儲成報表格式與圖形文件，計算機實時顯示劑量率，完成 后的自動測試系統(tǒng)對節(jié)省測試成本、測試精度、測試時間都有很大益處，大大減小了各種輻 照實驗對實驗人員的電離輻射損傷，有效改善了現(xiàn)有技術(shù)的缺陷。2、本發(fā)明提供的這種基于恒流源的劑量率遠(yuǎn)程在線自動測試系統(tǒng)及方法，實現(xiàn)了 總劑量輻照環(huán)境下的劑量率遠(yuǎn)程在線精確測量，并在計算機屏幕上實時顯示測試曲線，實 時顯示和處理測試結(jié)果劑量率，從而實時的知道環(huán)境的劑量率。


下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明圖1是基于恒流源的劑量率遠(yuǎn)程在線自動測試系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；圖2是LABVIEW程序前面板圖；圖3是LABVIEW程序圖；圖4是數(shù)據(jù)采集卡的結(jié)構(gòu)框圖；圖5是測試開發(fā)板的結(jié)構(gòu)框圖；圖6是測試開發(fā)板恒流源模塊電路圖；圖7是測試開發(fā)板數(shù)據(jù)采集模塊與DUT開發(fā)板連接圖；圖8是輻照源內(nèi)DUT開發(fā)板電路圖；圖9是基于恒流源的劑量率遠(yuǎn)程在線自動測試方法的流程圖。
具體實施例方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合具體實施例，并參照 附圖，對本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合具體實施例，并參照 附圖，對本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。如圖1所示，圖1是本發(fā)明提供的基于恒流源的劑量率遠(yuǎn)程在線自動測試系統(tǒng)的 結(jié)構(gòu)框圖，該系統(tǒng)包括主控計算機、數(shù)據(jù)采集卡、測試開發(fā)板和輻照源內(nèi)被測器件(device under test, DUT)開發(fā)板。其中，主控計算機用于運行圖形監(jiān)控測試程序，向數(shù)據(jù)采集卡輸出控制信號，并接 收數(shù)據(jù)采集卡返回的待測SOI PMOS (絕緣體上的硅P型金屬-氧化物-金屬場效應(yīng)晶體管) 源端電壓測試結(jié)果，然后對該測試結(jié)果進(jìn)行計算得到劑量率并顯示。數(shù)據(jù)采集卡用于根據(jù) 接收自主控計算機的控制信號執(zhí)行數(shù)據(jù)采集，通過測試開發(fā)板的數(shù)據(jù)采集模塊采集DUT開 發(fā)板中待測SOI PMOS的源端電壓并返回給主控計算機。測試開發(fā)板用于產(chǎn)生30 μ A的恒 定電流，然后將該30 μ A的恒定電流通過電纜線輸出給輻照源內(nèi)DUT開發(fā)板，同時用于對 DUT開發(fā)板中待測SOI PMOS的源端電壓進(jìn)行采集；以及輻照源內(nèi)DUT開發(fā)板用于將接收的 30 μ A的恒定電流施加至待測SOI PMOS上。上述主控計算機內(nèi)部 運行一圖形監(jiān)控測試程序，如圖2和圖3所示，該圖形監(jiān)控測 試程序由一個While循環(huán)形成，由LABVIEW程序語言通過模塊化可視化的編程實現(xiàn)，用于控 制數(shù)據(jù)的采集。
上述數(shù)據(jù)采集卡為6210USB數(shù)據(jù)采集卡，用于進(jìn)行模擬電壓采集、以及波形編程 輸出。如圖4所示，圖4是數(shù)據(jù)采集卡的結(jié)構(gòu)框圖。I/O端口主要包括模擬輸入、模擬輸出、 數(shù)字端口、計數(shù)器、PFI接口，內(nèi)部模塊主要有時鐘產(chǎn)生模塊、接口模塊等。圖5是測試開發(fā)板的結(jié)構(gòu)框圖，該測試開發(fā)板包括恒流源模塊和數(shù)據(jù)采集模塊， 兩者之間沒有連接關(guān)系，只是為了方便才做在了同一個開發(fā)板上。恒流源模塊用于給DUT 開發(fā)板提供30 μ A的恒定電流，數(shù)據(jù)采集模塊用于從DUT開發(fā)板中采集數(shù)據(jù) 圖6示出了一種測試開發(fā)板恒流源模塊內(nèi)部電路圖。恒流源提供的電流I = V3/ R3，即30μΑ。Xl在本實驗中為SOI PMOS0圖7為測試開發(fā)板數(shù)據(jù)采集模塊與DUT開發(fā)板連接圖。測試開發(fā)板通過電纜線與 DUT開發(fā)板相連，由于采集卡量程的限制，S端電壓在被采集前經(jīng)過了一個分壓電路。上述電纜線為35米長2芯屏蔽電纜線，用于將來自測試開發(fā)板的30 μ A的恒定電 流傳遞至輻照源內(nèi)DUT開發(fā)板。如圖8所示，圖8是輻照源內(nèi)DUT開發(fā)板電路圖，該輻照源內(nèi)DUT開發(fā)板內(nèi)部至少 可插器件1個，通過2芯屏蔽電纜線與測試開發(fā)板相連接，器件2個引出端口，即源(S)、背 柵(E)/漏(D)?；谏鲜鰧诤懔髟吹膭┝柯蔬h(yuǎn)程在線自動測試系統(tǒng)的描述，圖9示出了對劑 量率遠(yuǎn)程在線自動測試的方法流程圖，該方法包括步驟91 主控計算機運行圖形監(jiān)控測試程序，向數(shù)據(jù)采集卡輸出控制信號；步驟92 數(shù)據(jù)采集卡根據(jù)接收的控制信號執(zhí)行數(shù)據(jù)采集，控制測試開發(fā)板的數(shù)據(jù) 采集模塊采集DUT開發(fā)板中待測SOI PMOS的源端電壓；步驟93 測試開發(fā)板在數(shù)據(jù)采集卡的控制下采集DUT開發(fā)板中待測SOI PMOS的 源端電壓，并將采集的DUT開發(fā)板中待測SOI PMOS的源端電壓通過數(shù)據(jù)采集卡返回給數(shù)據(jù) 采集卡；步驟94 數(shù)據(jù)采集卡將DUT開發(fā)板中待測SOI PMOS的源端電壓返回給主控計算 機，主控計算機接收并顯示數(shù)據(jù)采集卡返回的的劑量率測試結(jié)果。測試開發(fā)板在上電后進(jìn)一步包括測試開發(fā)板在上電后產(chǎn)生30 μ A的恒定電流， 然后將該30 μ A的恒定電流通過電纜線輸出給輻照源內(nèi)DUT開發(fā)板，輻照源內(nèi)DUT開發(fā)板 將接收的30 μ A的恒定電流施加至待測S0IPM0S上。以下結(jié)合附圖和具體的實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。步驟1 首先按附圖1所示連接好整個系統(tǒng)，把輻照源內(nèi)DUT開發(fā)板置于輻照環(huán)境 中，通過電纜線連接到外部安全環(huán)境中。步驟2 測試開發(fā)板加壓產(chǎn)生30 μ A的恒定電流，然后將該30 μ A的恒定電流通過 電纜線輸出給輻照源內(nèi)DUT開發(fā)板，輻照源內(nèi)DUT開發(fā)板將接收的30 μ A的恒定電流施加 至待測SOI PMOS上。步驟3 執(zhí)行計算機中圖形監(jiān)控測試程序，單擊LABVIEW圖形界面的運行按鈕，此 時數(shù)據(jù)采集卡開始采集源端電壓。器件DUT的源端經(jīng)電纜線與恒流源相連，源端電壓在采 集前通過了一個分壓電路。漏端經(jīng)電纜線接地。步驟4 在給器件DUT施加恒定電流的同時，數(shù)據(jù)采集卡采集器件源端電壓，圖形 監(jiān)控測試程序通過一數(shù)據(jù)圖像實時顯示器件源端電壓，實時計算劑量率并顯示。
步驟5 如需停止測試，只需點擊停止按鈕。以上所述的具體實施例，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳 細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡 在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保 護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
一種基于恒流源的劑量率遠(yuǎn)程在線自動測試系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括主控計算機，用于運行圖形監(jiān)控測試程序，向數(shù)據(jù)采集卡輸出控制信號，并接收數(shù)據(jù)采集卡返回的待測SOI PMOS源端電壓測試結(jié)果，然后對該測試結(jié)果進(jìn)行計算得到劑量率并顯示；數(shù)據(jù)采集卡，用于根據(jù)接收自主控計算機的控制信號執(zhí)行數(shù)據(jù)采集，通過測試開發(fā)板的數(shù)據(jù)采集模塊采集DUT開發(fā)板中待測SOI PMOS的源端電壓并返回給主控計算機；測試開發(fā)板，用于產(chǎn)生30μA的恒定電流，然后將該30μA的恒定電流通過電纜線輸出給輻照源內(nèi)DUT開發(fā)板，同時用于對DUT開發(fā)板中待測SOI PMOS的源端電壓進(jìn)行采集；以及輻照源內(nèi)DUT開發(fā)板，用于將接收的30μA的恒定電流施加至待測SOI PMOS上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于恒流源的劑量率遠(yuǎn)程在線自動測試系統(tǒng)，其特征在于， 所述主控計算機內(nèi)部運行一圖形監(jiān)控測試程序，該圖形監(jiān)控測試程序由一個While循環(huán)形 成，由LABVIEW程序語言通過模塊化可視化的編程實現(xiàn)，用于控制數(shù)據(jù)的采集。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于恒流源的劑量率遠(yuǎn)程在線自動測試系統(tǒng)，其特征在于， 所述數(shù)據(jù)采集卡為6210USB數(shù)據(jù)采集卡，用于進(jìn)行模擬電壓采集以及波形編 程輸出。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于恒流源的劑量率遠(yuǎn)程在線自動測試系統(tǒng)，其特征在 于，所述測試開發(fā)板包括恒流源模塊和數(shù)據(jù)采集模塊，恒流源模塊用于給DUT開發(fā)板提供 30uA的恒定電流，數(shù)據(jù)采集模塊用于從DUT開發(fā)板中采集數(shù)據(jù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于恒流源的劑量率遠(yuǎn)程在線自動測試系統(tǒng)，其特征在于， 所述電纜線為35米長2芯屏蔽電纜線，用于將接收自測試開發(fā)板的30 y A的恒定電流通過 電纜線傳遞至輻照源內(nèi)DUT開發(fā)板。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于恒流源的劑量率遠(yuǎn)程在線自動測試系統(tǒng)，其特征在于， 所述輻照源內(nèi)DUT開發(fā)板內(nèi)部至少可插器件1個，通過2芯屏蔽電纜線與測試開發(fā)板相連 接，器件有2個引出端口。
7.一種基于恒流源的劑量率遠(yuǎn)程在線自動測試方法，其特征在于，該方法包括主控計算機運行圖形監(jiān)控測試程序，向數(shù)據(jù)采集卡輸出控制信號；數(shù)據(jù)采集卡根據(jù)接收的控制信號執(zhí)行數(shù)據(jù)采集，控制測試開發(fā)板的數(shù)據(jù)采集模塊采集 DUT開發(fā)板中待測SOI PM0S的源端電壓；測試開發(fā)板在數(shù)據(jù)采集卡的控制下采集DUT開發(fā)板中待測S0IPM0S的源端電壓，并將 采集的DUT開發(fā)板中待測SOI PM0S的源端電壓通過數(shù)據(jù)采集卡返回給數(shù)據(jù)采集卡；數(shù)據(jù)采集卡將DUT開發(fā)板中待測SOI PM0S的源端電壓返回給主控計算機，主控計算機 接收并顯示數(shù)據(jù)采集卡返回的的劑量率測試結(jié)果。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于恒流源的劑量率遠(yuǎn)程在線自動測試方法，其特征在于， 所述主控計算機內(nèi)部運行的圖形監(jiān)控測試程序由一個While循環(huán)形成，由LABVIEW程序語 言通過模塊化可視化的編程實現(xiàn)，用于控制數(shù)據(jù)的采集。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于恒流源的劑量率遠(yuǎn)程在線自動測試方法，其特征在于， 所述數(shù)據(jù)采集卡為6210USB數(shù)據(jù)采集卡，用于進(jìn)行模擬電壓采集以及波形編程輸出。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于恒流源的劑量率遠(yuǎn)程在線自動測試方法，其特征在于， 所述測試開發(fā)板在上電后進(jìn)一步包括測試開發(fā)板在上電后產(chǎn)生30 y A的恒定電流，然后將該30 μ A的恒定 電流通過電纜線輸出給輻照源內(nèi)DUT開發(fā)板，輻照源內(nèi)DUT開發(fā)板將接 收的30 μ A的恒定電流施加至待測SOI PMOS上。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于恒流源的劑量率遠(yuǎn)程在線自動測試系統(tǒng)，包括主控計算機，用于運行圖形監(jiān)控測試程序，向數(shù)據(jù)采集卡輸出控制信號，并接收數(shù)據(jù)采集卡返回的待測SOI PMOS源端電壓測試結(jié)果，然后對該測試結(jié)果進(jìn)行計算得到劑量率并顯示；數(shù)據(jù)采集卡，用于根據(jù)接收自主控計算機的控制信號執(zhí)行數(shù)據(jù)采集，通過測試開發(fā)板的數(shù)據(jù)采集模塊采集DUT開發(fā)板中待測SOI PMOS的源端電壓并返回給主控計算機；測試開發(fā)板，用于產(chǎn)生30μA的恒定電流，然后將該30μA的恒定電流通過電纜線輸出給輻照源內(nèi)DUT開發(fā)板，同時用于對DUT開發(fā)板中待測SOI PMOS的源端電壓進(jìn)行采集；輻照源內(nèi)DUT開發(fā)板，用于將接收的30μA的恒定電流施加至待測SOI PMOS上。
文檔編號G01T1/02GK101839989SQ20091008005
公開日2010年9月22日 申請日期2009年3月18日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月18日
發(fā)明者劉剛, 劉夢新, 卜建輝, 盧爍今, 韓鄭生 申請人:中國科學(xué)院微電子研究所