Modeling of systems and processes

Моделирование систем и процессов

2219-0767

84692

10.12737/2219-0767-2024-17-2-93-100

Физико-математические науки

Simulation of attenuation of ionizing radiation due to protective casing of circuits

Моделирование ослабления ионизируюшего излучения за счет защитного корпуса микросхем

Полуэктов

Александр Владимирович

Poluektov

Aleksandr Vladimirovich

Медведев

Роман Юрьевич

Medvedev

Roman Yur'evich

Заревич

Антон Иванович

Zarevich

Anton Ivanovich

Воронежский государственный лесотехнический университет имени Г.Ф. Морозова Voronezh State University of Forestry and Technologies named after G.F. Morozov

28 06 2024

17 2 93 100 28 02 2024 20 05 2024

https://zh-szf.ru/en/nauka/article/84692/view

В статье рассматривается влияния электромагнитного поля, образовавшегося в результате ядерного взрыва, и степень негативного влияния на КМОП полупроводник. Оценивается возможность обеспечения защиты полупроводниковых устройств от радиационного излучения с помощью защитного корпуса. Выполняется обзор различных материалов, которые используются для построения защитных экранов, уровень защиты различных веществ от разного типа излучения, их положительные и отрицательные сторона, в частности вес, их совместное использование, не способность защиты от всего спектра излучения. Выполняется построение математической модели проектирования защитного экрана, содержащего четыре слоя и ограниченного как по весу, так и по толщине. В качестве компьютерного эксперимента была разработана на основании математической модели программа на языке программирования C# которая обеспечивала расчет оптимальных параметров защитного корпуса, которые обеспечат эффективную защиту устройства. Моделирование защитного корпуса позволяет предварительно оценить эффективность защиты и принять меры для ее усиления, если необходимо. Это позволяет снизить риск повреждения устройства и обеспечить его надежную работу даже в условиях повышенного радиационного воздействия.

The article examines the influence of the electromagnetic field generated as a result of a nuclear explosion and the degree of negative impact on the CMOS semiconductor. The possibility of providing protection of semiconductor devices from radiation using a protective housing is assessed. A review of the various materials that are used to construct protective screens is carried out, the level of protection of various substances from different types of radiation, their positive and negative sides, in particular their weight, their joint use, and the inability to protect against the entire spectrum of radiation. A mathematical model for designing a protective screen containing four layers and limited in both weight and thickness is being built. As a computer experiment, a program in the C# programming language was developed based on a mathematical model, which provided the calculation of the optimal parameters of the protective case, which will ensure effective protection of the device. Modeling the protective enclosure allows you to preliminarily assess the effectiveness of the protection and take measures to strengthen it, if necessary. This reduces the risk of damage to the device and ensures its reliable operation even under conditions of increased radiation exposure.

Математическая модель моделирование компьютерное моделирование модель С# микросхема электромагнитные поля КМОП полупроводники излучение экранирование эффективность экранирования.

Mathematical model modeling computer simulation model C# microcircuit electromagnetic fields CMOS semiconductors radiation shielding shielding efficiency.

Системные вопросы защиты программ и данных. Защита программного обеспечения пользователей индивидуальных вычислительных средств и сетей / С.В. Костарев, В.В. Карганов, В.А. Липатников, В.О. Драчев // Технологии защиты информации в условиях кибернетического противоборства. – СПб., 2020. – С. 323-435.

Sistemnye voprosy zaschity programm i dannyh. Zaschita programmnogo obespecheniya pol'zovateley individual'nyh vychislitel'nyh sredstv i setey / S.V. Kostarev, V.V. Karganov, V.A. Lipatnikov, V.O. Drachev // Tehnologii zaschity informacii v usloviyah kiberneticheskogo protivoborstva. – SPb., 2020. – S. 323-435.

Разработка алгоритмов и программ анализа электрических характеристик БИС / А.С. Ягодкин [и др.] // Моделирование систем и процессов. – 2022. – Т. 15, № 3. – С. 136-148.

Razrabotka algoritmov i programm analiza elektricheskih harakteristik BIS / A.S. Yagodkin [i dr.] // Modelirovanie sistem i processov. – 2022. – T. 15, № 3. – S. 136-148.

Результаты исследований выпрямительных диодов на стойкость / А.И. Яньков [и др.] // Моделирование систем и процессов. – 2019. – Т. 12, № 3. – С. 83-89.

Rezul'taty issledovaniy vypryamitel'nyh diodov na stoykost' / A.I. Yan'kov [i dr.] // Modelirovanie sistem i processov. – 2019. – T. 12, № 3. – S. 83-89.

Михайлов, В.А. Обеспечение стойкости бортовых цифровых вычислительных машин к воздействию сверхкоротких электромагнитных импульсов : специальность 05.12.04 - Радиотехника, в том числе системы и устройства телевидения : автореф. дис. … канд. техн. наук / Михайлов Виктор Алексеевич. – Москва, 2009. – 24 с.

Mihaylov, V.A. Obespechenie stoykosti bortovyh cifrovyh vychislitel'nyh mashin k vozdeystviyu sverhkorotkih elektromagnitnyh impul'sov : special'nost' 05.12.04 - Radiotehnika, v tom chisle sistemy i ustroystva televideniya : avtoref. dis. … kand. tehn. nauk / Mihaylov Viktor Alekseevich. – Moskva, 2009. – 24 s.

Марфин, В.А. Исследование радиационной стойкости ИС ЦОС микропроцессора TMS320F2812 при воздействии стационарного ионизирующего излучения / В.А. Марфин // Молодежь и наука: тезисы докладов XVI Международной телекоммуникационной конференции молодых ученых и студентов, Москва, 01 октября – 2012 года. – Москва: Национальный исследовательский ядерный университет "МИФИ", 2013. – Ч. 1. – С. 87-89.

Marfin, V.A. Issledovanie radiacionnoy stoykosti IS COS mikroprocessora TMS320F2812 pri vozdeystvii stacionarnogo ioniziruyuschego izlucheniya / V.A. Marfin // Molodezh' i nauka: tezisy dokladov XVI Mezhdunarodnoy telekommunikacionnoy konferencii molodyh uchenyh i studentov, Moskva, 01 oktyabrya – 2012 goda. – Moskva: Nacional'nyy issledovatel'skiy yadernyy universitet "MIFI", 2013. – Ch. 1. – S. 87-89.

Гибкие конструкции защитных экранов электромагнитного излучения на основе углеродсодержащих порошковых наполнителей / Т.А. Пулко, Х.А.Э. Айад, А.М. Мохамед, Л.М. Лыньков // Доклады Белорусского государственного университета информатики и радиоэлектроники. – 2016. – № 7(101). – С. 132-135.

Gibkie konstrukcii zaschitnyh ekranov elektromagnitnogo izlucheniya na osnove uglerodsoderzhaschih poroshkovyh napolniteley / T.A. Pulko, H.A.E. Ayad, A.M. Mohamed, L.M. Lyn'kov // Doklady Belorusskogo gosudarstvennogo universiteta informatiki i radioelektroniki. – 2016. – № 7(101). – S. 132-135.

Создание базиса для микросхем сбора и обработки данных / В.А. Скляр, А.В. Ачкасов, К.В. Зольников [и др.] // Моделирование систем и процессов. – 2018. – Т. 11, № 2. – С.66-71.

Sozdanie bazisa dlya mikroshem sbora i obrabotki dannyh / V.A. Sklyar, A.V. Achkasov, K.V. Zol'nikov [i dr.] // Modelirovanie sistem i processov. – 2018. – T. 11, № 2. – S.66-71.

Антимиров, В.М. Обеспечение работоспособности аппаратуры при применении радиационных и электромагнитных излучений / В.М. Антимиров, В.Н. Ачкасов, В.П. Крюков // Моделирование систем и процессов. – 2008. – № 3-4. – С. 23-28.

Antimirov, V.M. Obespechenie rabotosposobnosti apparatury pri primenenii radiacionnyh i elektromagnitnyh izlucheniy / V.M. Antimirov, V.N. Achkasov, V.P. Kryukov // Modelirovanie sistem i processov. – 2008. – № 3-4. – S. 23-28.

Jia, C. Progress in preparation of High temperature Copper oxide superconductors / C. Jia, J.D. Zhang, Q. Jin // Journal of Intraocular Lens. – 2014. – Vol. 43(8). – Pp. 2113-2117.

10.

Анализ проблем моделирования элементов КМОП БИС / В.К. Зольников [и др.] // Моделирование систем и процессов. – 2018. – Т. 11, № 4. – С. 20-25.

Analiz problem modelirovaniya elementov KMOP BIS / V.K. Zol'nikov [i dr.] // Modelirovanie sistem i processov. – 2018. – T. 11, № 4. – S. 20-25.

11.

Superconducting transmission lines - Sustainable electric energy transfer with higher public acceptance / H. Thomas [et al.] // Renewable and Sustainable Energy Reviews. – 2016. – № 3. – Pp. 59-72.

12.

Наундорф, У. Аналоговая электроника. Основы, расчет, моделирование / У. Наундорф. – М.: Техносфера, 2008. – 472 с.

Naundorf, U. Analogovaya elektronika. Osnovy, raschet, modelirovanie / U. Naundorf. – M.: Tehnosfera, 2008. – 472 s.

13.

Karpov, A.I. Results of research in the area of nanotechnologies and nanomaterials. Part 1 / A.I. Karpov // Nanotechnologies in Construction: A Scientific Internet-Journal. – 2014. – Vol. 6, No. 1. – Pp. 101-112.

14.

Моделирование остаточных радиационных эффектов в БИС на функционально-логическом уровне / Е.Р. Аствацатурьян, В.М. Барбашов, В.А. Беляев, А.Л. Гурарий // Проблемы создания полупроводниковых приборов, ИС и РЭА на их основе, стойких к ВВФ : сборник докладов. – М.: АДС "Радтех", 1991. – C. 30-31.

Modelirovanie ostatochnyh radiacionnyh effektov v BIS na funkcional'no-logicheskom urovne / E.R. Astvacatur'yan, V.M. Barbashov, V.A. Belyaev, A.L. Gurariy // Problemy sozdaniya poluprovodnikovyh priborov, IS i REA na ih osnove, stoykih k VVF : sbornik dokladov. – M.: ADS "Radteh", 1991. – C. 30-31.

15.

Кариев, Ч.А. Разработка Windows-приложений на основе Visual C# / Ч.А. Кариев. - М.: Интернет-университет информационных технологий, Бином. Лаборатория знаний, 2020. - 768 c.

Kariev, Ch.A. Razrabotka Windows-prilozheniy na osnove Visual C# / Ch.A. Kariev. - M.: Internet-universitet informacionnyh tehnologiy, Binom. Laboratoriya znaniy, 2020. - 768 c.

16.

Ушенина, И.В. Современные направления развития ПЛИС архитектуры FPGA / И.В. Ушенина // XXI век: итоги прошлого и проблемы настоящего плюс. – 2017. – №. 4. – С. 120-124.

Ushenina, I.V. Sovremennye napravleniya razvitiya PLIS arhitektury FPGA / I.V. Ushenina // XXI vek: itogi proshlogo i problemy nastoyaschego plyus. – 2017. – №. 4. – S. 120-124.