Strahlungsfestigkeit

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Wir bieten

Umfassende Unterstützung für Radiation Hardness Assurance (RHA) und Qualifikation

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Leistungen

Strahlungsfestigkeitsprüfungen

Elektronische Systeme, die in strahlungsintensiven Umgebungen eingesetzt werden – etwa in der Raumfahrt, Kerntechnik, Medizintechnik, Luftfahrt, Automotive-Elektronik oder industriellen Anwendungen – müssen ihre Zuverlässigkeit gegenüber ionisierenden Strahlungseffekten nachweislich erfüllen.

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TID Testing (Foto: Seibersdorf Labor GmbH)

Bewertung kumulativer Strahlungseffekte für hochzuverlässige Elektronik

Total Ionizing Dose (TID) Testing

Wenn elektronische Komponenten, Leiterplatten (PCBs) oder komplette Systeme über längere Zeit ionisierender Strahlung ausgesetzt sind – etwa in Raumfahrtmissionen, Kernanlagen, medizinischen Anwendungen oder anderen strahlungsintensiven Umgebungen – akkumulieren sie eine sogenannte Total Ionizing Dose (TID). Diese kumulative Strahlenbelastung kann die elektrischen Eigenschaften und die Funktion elektronischer Bauteile schrittweise verändern oder degradieren.

Das Verständnis und die quantitative Bewertung dieser Effekte sind entscheidend, um:

  • die Zuverlässigkeit elektronischer Systeme sicherzustellen,
  • Designentscheidungen fundiert zu treffen,
  • und technische Risiken frühzeitig zu erkennen und zu minimieren.

Die TID-Testservices von Seibersdorf Laboratories liefern präzise, rückverfolgbare und international anerkannte Messergebnisse und unterstützen damit anspruchsvolle Radiation Hardness Assurance (RHA) Programme sowie Qualifikationsprozesse für kritische Anwendungen.

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DD Testing (Foto: Seibersdorf Labor GmbH)

Warum Displacement Damage relevant ist

Displacement Damage (DD) Testing

Bewertung struktureller Schäden durch nicht-ionisierende Strahlung für zuverlässige Elektronik

Displacement Damage (DD) – auch als Total Non-Ionizing Dose (TNID) bezeichnet – beschreibt permanente strukturelle Schäden in Halbleitermaterialien, die durch energiereiche Teilchen wie Protonen und Neutronen verursacht werden.

Diese Teilchen können Atome aus ihrer Position im Kristallgitter verdrängen und so Defekte im Halbleiter erzeugen. Die resultierenden Gitterstörungen verändern die elektrischen Eigenschaften von Bauelementen und können deren Leistungsfähigkeit im Laufe der Zeit deutlich beeinträchtigen.

Displacement Damage ist besonders relevant für:

  • Optoelektronische Bauelemente, Photodioden und Bildsensoren
  • hochzuverlässige analoge Schaltungen
  • Raumfahrtelektronik, die Protonen aus den Strahlungsgürteln und kosmischen Neutronen ausgesetzt ist
  • Kerntechnische Anlagen und Beschleunigerumgebungen mit hoher Neutronenflussdichte
  • Halbleitertechnologien mit empfindlichen Minderheitsträger-Eigenschaften

Das Verständnis und die quantitative Bewertung von Displacement Damage sind entscheidend, um:

  • die Lebensdauer elektronischer Komponenten vorherzusagen
  • geeignete Schutz- und Mitigationsstrategien zu entwickeln
  • formale Radiation Hardness Assurance (RHA) und Qualifikationsprozesse zu unterstützen.

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SEE Testing (Foto: Seibersdorf Labor GmbH)

Heavy-Ion- und Laser-Simulation — Partikelinduzierte Fehler erkennen und quantifizieren

Single Event Effects (SEE) Testing

In moderner hochzuverlässiger Elektronik stellen Single Event Effects (SEE) – transiente oder zerstörerische Ereignisse, die durch energiereiche Teilchen wie schwere Ionen oder Protonen ausgelöst werden – eine grundlegende Herausforderung dar.

Diese Effekte können sich beispielsweise als Bit-Flips, Latch-ups, transiente Signalstörungen oder funktionale Unterbrechungen äußern und damit die Funktionalität, Zuverlässigkeit und letztlich den Erfolg einer Mission oder eines Systems beeinträchtigen.

SEE-Tests sind daher ein zentraler Bestandteil der Radiation Hardness Assurance (RHA) für Branchen wie:

  • Raumfahrt und Luftfahrt
  • Verteidigung
  • Halbleiterindustrie
  • Automotive
  • industrielle Hochzuverlässigkeitssysteme

Seibersdorf Laboratories bietet moderne, normenkonforme SEE-Testdienstleistungen, die Heavy-Ion-Bestrahlung, laserbasierte Simulation und fundierte Datenanalyse kombinieren. Damit unterstützen wir Sie dabei, strahlungsinduzierte Single Event Effects zu verstehen, zu bewerten und durch geeignete Designmaßnahmen zu minimieren.

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Simulation (Foto: AdobeStock)

Strahlungswechselwirkungen vorhersagen, modellieren und validieren – für maximale Missionssicherheit

Simulation & Definition der Weltraumstrahlungsumgebung

Bei der Entwicklung von Elektronik und Systemen für Raumfahrt, Luft- und Raumfahrttechnik, Kerntechnik oder andere hochzuverlässige Anwendungen ist es entscheidend zu verstehen, wie Strahlung mit Materialien und Komponenten interagiert.

Experimentelle Tests liefern reale Messdaten – doch Simulationen und eine präzise Definition der Strahlungsumgebung erhöhen die Planungssicherheit, verbessern Teststrategien und reduzieren Risiken über den gesamten Entwicklungszyklus hinweg.

Bei Seibersdorf Laboratories kombinieren wir:

  • hochauflösende Monte-Carlo-Simulationen
  • missionsspezifische Strahlungsumgebungsmodelle
  • physikalisch fundierte Teilchentransportrechnungen
  • normenkonforme Analysemethoden

Damit unterstützen wir Sie bei:

  • Systemdesign und Abschirmungsanalyse
  • Qualifikation und Testplanung
  • Risikobewertung und Mitigationsstrategien

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Beratung Consulting (Foto: Seibersdorf Labor GmbH)

Begleitung über den gesamten Radiation Hardness Assurance (RHA) Lebenszyklus

Beratung & Expertenunterstützung

Die Entwicklung, Qualifikation und Absicherung elektronischer Systeme für strahlungsintensive Einsatzumgebungen – etwa in der Raumfahrt, Luftfahrt, Kerntechnik, Medizintechnik, Automotive oder industriellen Anwendungen – ist komplex.

Strahlungseffekte umfassen unterschiedliche Mechanismen wie Total Ionizing Dose (TID), Displacement Damage (DD), Single Event Effects (SEE) sowie die präzise Definition der Strahlungsumgebung. Gleichzeitig müssen Testnormen, Qualifikationspfade und Mitigationsstrategien berücksichtigt werden.

Bei Seibersdorf Laboratories unterstützen unsere Consulting & Expert Support Services Sie über den gesamten RHA-Prozess hinweg – von der ersten Planung bis zur finalen Bewertung und Entscheidungsfindung.

Unser Ziel ist es, komplexe technische Daten in klare, umsetzbare Entscheidungen zu übersetzen, die den Erfolg Ihres Projekts unterstützen.

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Details zu den einzelnen Leistungen

Details zu Total Ionizing Dose (TID) Testing

Was ist TID-Testing?

Total Ionizing Dose (TID) Tests untersuchen, wie die durch ionisierende Strahlung – meist Gamma-Photonen aus Cobalt-60-Quellen – in Materialien und Halbleitern deponierte Energie elektronische Bauelemente über längere Zeit beeinflusst.

Die Strahlung erzeugt Ladungsträger in isolierenden Schichten, etwa im Gate-Oxid von Transistoren. Die daraus resultierende Ladungsakkumulation kann elektrische Parameter verändern und die Performance eines Bauelements degradieren

Typische Effekte sind beispielsweise:

  • Verschiebungen der Schwellspannung (threshold voltage)
  • steigende Leckströme
  • reduzierte Verstärkung
  • Änderungen von Timing- oder Rauschparametern
  • funktionale Fehlfunktionen bei hoher akkumulierten Dosis

Auch wenn ein Bauteil zunächst weiterhin funktioniert, können diese Parameteränderungen langfristig Zuverlässigkeit, Sicherheitsmargen oder Missionsdauer beeinflussen.

TID-Tests sind besonders relevant für Anwendungen wie:

  • Satelliten und Raumfahrtmissionen
  • Kernkraftwerke und Forschungsreaktoren
  • medizinische Bildgebung und Strahlentherapie
  • Luft- und Raumfahrt- sowie sicherheitskritische Industriesysteme
  • hochzuverlässige Automotive- und Avionik-Elektronik

Unsere TID-Testkapazitäten

Akkreditiertes TEC-Labor

Unser TEC Laboratory am Tech Campus Seibersdorf (Österreich) ist eine Co-60-Gamma-Bestrahlungsanlage, die vollständig nach EN ISO/IEC 17025 akkreditiert ist – dem internationalen Standard für kompetente und rückverfolgbare Prüflabore.

Die Anlage zählt zu den führenden Einrichtungen für TID-Tests in Mitteleuropa und ist speziell für die Bestrahlung von elektronischen Komponenten, Baugruppen und Materialien ausgelegt.

Wichtige Merkmale der Bestrahlungsanlage

  • Hochaktive Cobalt-60-Quelle mit Dosisraten von 0,3 Gy/h bis 50 Gy/h
    (30 rad(Si)/h – 5 krad(Si)/h), geeignet für Low-Dose-Rate und Standard-Dose-Rate-Tests gemäß ESCC-22900
  • Großzügiger Bestrahlungsraum mit homogener Dosisverteilung
    für die gleichmäßige Bestrahlung mehrerer Proben oder Baugruppen
  • Pneumatisches System zur präzisen Quellenpositionierung
    für kontrollierte Expositionsbedingungen
  • Automatische Datenerfassung von Dosis, Dosisrate, Umgebungsparametern und Zugriffsprotokollen für maximale Rückverfolgbarkeit
  • Multikanal-Dosimetrie für präzise Dosisbestimmung und kontinuierliche Überwachung
  • Angeschlossenes Elektroniklabor für In-situ- oder Remote-Messungen während der Bestrahlung

Wir bieten 24/7-Testbetrieb für:

  • elektronische Komponenten (diskrete Bauelemente, ICs, Speicher)
  • Leiterplatten und Baugruppen
  • Subsysteme und komplette Geräte
  • Materialien, Gehäuse und Schnittstellen

TID-Teststandards und Normen

Unsere TID-Testverfahren orientieren sich an den wichtigsten internationalen Normen und sind daher direkt für Qualifikationsprogramme und Zulassungsverfahren nutzbar.

Zu den angewendeten Standards gehören unter anderem:

  • ESCC Basic Specification No. 22900
    Total Dose Steady-State Irradiation Test Method
  • ECSS-Q-ST-60-15
    Radiation Hardness Assurance für Raumfahrtprojekte
  • MIL-STD-750, TM 1019.5
    Steady-State Total Dose Irradiation Procedure
  • MIL-STD-883, Method 1019.9
    Ionizing Radiation (Total Dose) Test Procedure für Mikroelektronik

Diese Normen definieren unter anderem:

  • zulässige Dosisratenbereiche
  • Messpunkte und elektrische Charakterisierung während der Bestrahlung
  • Bias-Bedingungen während der Exposition
  • Anforderungen an Datenaufzeichnung und Testberichte

Dadurch sind unsere TID-Testdaten unmittelbar nutzbar für:

  • Qualifikation und Lot Acceptance Testing (LAT)
  • Design-Verifikation
  • Sicherheits- und Zuverlässigkeitsnachweise

Warum TID-Testing für Ihre Systeme entscheidend ist

Moderne Elektronik – insbesondere bei fortschrittlichen Halbleitertechnologien oder Mixed-Signal-Schaltungen – reagiert zunehmend empfindlich auf kumulative Strahlungseffekte.

Eine präzise TID-Charakterisierung hilft Ihnen dabei:

  • Degradationsverläufe elektronischer Parameter unter realistischen Strahlungsbedingungen zu verstehen
  • Design- und Sicherheitsmargen gegenüber Missions- oder Lebensdauerdosen zu validieren
  • geeignete Abschirm- oder Redundanzstrategien frühzeitig zu entwickeln
  • Missionssicherheit und Systemzuverlässigkeit zu gewährleisten

Durch die Analyse der Parameterdrift über die akkumulierte Dosis können fundierte Entscheidungen getroffen werden – etwa bei:

  • Bauteilauswahl
  • Derating-Strategien
  • Systemarchitektur und Redundanz

Fallstudien & Erfahrung

Als Beispiel für unsere TID-Testkompetenz präsentieren wir exemplarische Tests von zwei Operationsverstärkern, die im Rahmen der ESA-CORHA-Studie zur Strahlungscharakterisierung kommerzieller COTS-Bauteile für die Raumfahrt durchgeführt wurden.

Die Komponenten wurden im TEC Laboratory Seibersdorf unter realistischen Strahlungsbedingungen getestet, um ihr Verhalten unter ionisierender Strahlung detailliert zu analysieren.

Co-60-TID-Bestrahlung der kommerziellen Operationsverstärker LTC6240HVCS8 (obere Leiterplatte) und LT1499HS (untere Leiterplatte). Im Rahmen des ESA-CORHA-Projekts wurden beide Bauteile im TEC-Labor Seibersdorf in sechs Expositionsschritten mit einer Gesamtdosis von 100 krad(SI) bestrahlt. 

Eine grün markierte Zelle zeigt an, dass alle versorgten (B) und unversorgten (U) Bauteile die spezifizierten Grenzwerte einhalten. Andernfalls wird die Zelle rot hervorgehoben.

1) 168-stündiges Annealing wurde bei 65 °C durchgeführt, um sicherzustellen, dass die im Datenblatt angegebene maximal garantierte Betriebstemperatur von 70 °C nicht überschritten wird.

Degradation der Eingangsoffsetspannung VOS  der COTS-Operationsverstärker LTC6240 (links) und LT1499HS (rechts) in Abhängigkeit von der Strahlendosis sowie nach 24 h und 168 h Annealing.
Versorfte Bauteile (biased) sind rot, unversorgte Bauteile (unbiased) blau, und das nicht bestrahlte Referenzbauteil ist grün dargestellt.
Die untere (LL) und obere Grenze (UL) gemäß Testplan sind gestrichelt bzw. gepunktet dargestellt.

 

Referenz

C. Tscherne et al., "Testing of COTS Operational Amplifier in the Framework of the ESA CORHA Study," 2020 20th European Conference on Radiation and Its Effects on Components and Systems (RADECS), Toulouse, France, 2020, pp. 1-7, doi: 10.1109/RADECS50773.2020.9857692. 

Unsere TID-Testservices

Wir passen unsere TID-Tests individuell an Ihre technischen Anforderungen und Projektziele an:

  • umfassende TID-Bestrahlungstests
  • parametrische und funktionale Charakterisierung während und nach der Bestrahlung
  • Testberichte und Qualifikationsunterstützung
  • Expertenanalyse und technische Beratung

Ihr Partner für TID-Tests

Ob Sie Flight Hardware für eine Raumfahrtmission entwickeln, Elektronik für nukleare Umgebungen qualifizieren oder die Langzeitzuverlässigkeit terrestrischer Systeme sicherstellen möchten – unsere Total Ionizing Dose Tests liefern die Daten und Erkenntnisse, die Sie für fundierte Entscheidungen benötigen.

Seibersdorf Laboratories bietet:

  • akkreditierte Testinfrastruktur
  • erfahrene Strahlungsexperten
  • international etablierte Testmethoden

Damit erhalten Sie aussagekräftige, rückverfolgbare und qualifikationsfähige TID-Testergebnisse, auf die Sie sich verlassen können.

Jetzt starten

Kontaktieren Sie uns, um Ihre Anforderungen an TID-Tests für Komponenten, Baugruppen oder Systeme zu besprechen.

Gemeinsam entwickeln wir einen maßgeschneiderten Testplan und unterstützen Sie dabei, mit unseren Radiation Hardness Assurance Services zuverlässige Designs und erfolgreiche Missionen zu realisieren.

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Details zu Displacement Damage (DD) Testing

Umfassende DD-Testservices für Ihre Anforderungen

Seibersdorf Laboratories bietet ein vollständiges Portfolio an Displacement-Damage-Testdienstleistungen, die hochwertige, rückverfolgbare und technisch belastbare Daten liefern.

Diese unterstützen:

  • Bauteilqualifikation
  • Design- und Technologievalidierung
  • Zuverlässigkeits- und Lebensdaueranalysen

Individuelle Testvorbereitung im eigenen Labor

Eine erfolgreiche DD-Testkampagne beginnt lange vor der eigentlichen Bestrahlung. Unser erfahrenes Team arbeitet eng mit Ihnen zusammen, um:

  • Strahlungsziele entsprechend Missionsprofil oder Einsatzumgebung zu definieren
  • individuelle Testaufbauten und DUT-Konfigurationen (Device Under Test) zu entwickeln
  • geeignete Bias-Bedingungen, Temperaturparameter und Messprotokolle festzulegen
  • robuste Testpläne zu erstellen, die Ihre Qualifikations- und Zuverlässigkeitsziele abbilden

Die komplette Vorbereitung erfolgt bei uns im eigenen Haus, wodurch eine hohe Übereinstimmung zwischen technischen Anforderungen und späterer Bestrahlung gewährleistet wird.

Präzise Bestrahlung über Partneranlagen

Für die kontrollierte Erzeugung von Displacement Damage koordinieren wir Bestrahlungstests an ausgewählten Partner-Irradiationsanlagen, die über spezialisierte Teilchenquellen verfügen, darunter:

  • Protonenstrahlen, die durch Coulomb- und Kernwechselwirkungen Gitterdefekte erzeugen
  • Neutronenquellen, die Atomverdrängungen verursachen, ohne signifikante Ionisationsdosis zu erzeugen

Damit können realistische Strahlungsbedingungen für verschiedene Anwendungen reproduziert werden, z. B.:

  • Low-Earth-Orbit-Missionen (LEO) und planetare Raumfahrtmissionen
  • nukleare Forschungs- und Energieanlagen
  • Luft- und Raumfahrt- sowie Verteidigungsanwendungen
  • hochzuverlässige terrestrische Elektroniksysteme

Wir übernehmen dabei die vollständige Koordination von Beamtime, Probenhandling und Logistik, sodass Sie eine konsistente Testqualität über alle beteiligten Einrichtungen hinweg erhalten.

Normen und Standards

Unsere DD-Testverfahren orientieren sich an international anerkannten Normen und liefern somit qualifikationsfähige und vergleichbare Daten.

Zu den wichtigsten Standards gehören:

  • ESCC 22500 – Displacement Damage Irradiation Test Guidelines
  • MIL-STD-883, Method 1017 – Neutron Irradiation Test for Microelectronic Devices

Diese Normen definieren zentrale Aspekte einer DD-Testkampagne, darunter:

  • erforderliche Fluenz- und Energiespektren
  • elektrische Messmethoden
  • Testbedingungen und Umweltparameter
  • Anforderungen an Dokumentation und Datenaufzeichnung

Die Einhaltung dieser Standards stellt sicher, dass Ihre Testergebnisse mit Raumfahrt-, Verteidigungs- und Industriequalifikationsanforderungen kompatibel sind.

Ihre Ergebnisse: Präzise Charakterisierung von Degradationsmechanismen

Unsere DD-Tests liefern eine quantitative Bewertung der Bauteildegradation. Dabei analysieren wir unter anderem:

  • Verstärkungs- und Empfindlichkeitsverlust in optoelektronischen Bauelementen
  • steigende Leckströme und Rauschpegel in analogen Schaltungen
  • Schwellspannungsänderungen in Halbleiterübergängen
  • Parameterdrift in Sensor- und Detektorsystemen

Diese Daten ermöglichen Ihnen:

  • die Langzeitperformance von Komponenten vorherzusagen
  • Designmargen und Derating-Strategien zu validieren
  • geeignete Bauteile für strahlungsintensive Anwendungen auszuwählen
  • Daten für Lebensdauer- und Zuverlässigkeitsmodelle bereitzustellen.

Typische Anwendungen

Raumfahrtelektronik
Protonen aus den Strahlungsgürteln sowie kosmische Neutronen können Displacement Damage verursachen, insbesondere in:

  • Solarzellen und Bildsensoren
  • Transceivern und Leistungselektronik
  • Mixed-Signal-Schaltungen

Die Einhaltung der Missionsanforderungen über die gesamte Betriebsdauer ist für Satelliten und Deep-Space-Missionen entscheidend.

 

Nukleare Systeme
Der hohe Neutronenfluss in Reaktorumgebungen kann Steuer-, Sicherheits- und Überwachungselektronik langfristig degradieren. DD-Tests liefern Einblicke in Alterungsprozesse unter realistischen Betriebsbedingungen.

 

Halbleiterindustrie
Mit zunehmender Miniaturisierung werden Bauelemente empfindlicher gegenüber strukturellen Defekten. DD-Daten helfen bei:

  • Technologie- und Prozessentscheidungen
  • Design-Mitigationsstrategien
  • Bewertung von Strahlungsrisiken
     

Luft- und Raumfahrt & Verteidigung
Avionik- und Sensorsysteme in großer Höhe können Displacement-Damage-Mechanismen ausgesetzt sein, die ohne geeignete Maßnahmen Signalqualität und Sensorleistung beeinträchtigen.

 

Unser Prozess: Von der Testplanung zur technischen Bewertung

  1. Individuelle Testplanung
    Technische Beratung zur Definition Ihrer Strahlungsanforderungen und Einsatzumgebung.
     
  2. Entwicklung des Testaufbaus
    In-house Entwicklung von Fixtures, Bias-Konzepten und Umweltbedingungen.
     
  3. Kontrollierte Bestrahlung
    Exposition der DUTs an Partneranlagen mit definierten Fluenz- und Energiespektren.
     
  4. Elektrische und funktionale Charakterisierung
    Messungen nach der Bestrahlung zur Analyse von Parameteränderungen und möglichen Ausfallmechanismen.
     
  5. Umfassende Testberichte
    Sie erhalten detaillierte Dokumentation mit:
     
    • Testbedingungen und Teilchenspektren
    • Fluenz- und Bestrahlungsdaten
    • Vor-/Nach-Vergleich elektrischer Parameter
    • Bezug zu relevanten Normen und Qualifikationskriterien

Ihr Partner für zuverlässige DD-Tests

Displacement Damage gehört zu den zentralen Strahlungseffekten, die die Leistung elektronischer Systeme langfristig beeinflussen können.

Mit unserer Erfahrung, sorgfältigen Testvorbereitung und konsequenter Normenkonformität unterstützen wir Sie dabei:

  • die Performance Ihrer Elektronik zuverlässig vorherzusagen
  • risikobasierte Designentscheidungen zu treffen
  • Qualifikationsnachweise für Missions- und Systemsicherheit zu erbringen
  • DD-Analysen in umfassende RHA-Strategien zu integrieren

Wir unterstützen Kunden aus den Bereichen:

  • Raumfahrt
  • Kerntechnik
  • Luft- und Raumfahrt
  • Industrieelektronik
  • Halbleiterentwicklung

und liefern belastbare Ergebnisse für zuverlässige Elektronik in strahlungsintensiven Umgebungen.

Jetzt starten

Sprechen Sie mit unseren Experten über Ihre Anforderungen an Displacement-Damage-Tests.

Wir unterstützen Sie dabei:

  • einen geeigneten DD-Testplan zu definieren
  • die erwarteten Strahlungseffekte auf Ihre Bauelemente zu verstehen
  • DD-Daten in Ihre Qualifikations- und Designstrategie zu integrieren

Kontaktieren Sie uns für eine individuelle Beratung und machen Sie den nächsten Schritt zu nachweisbarer Strahlungsrobustheit Ihrer Elektronik.

zum Kontakt

Versuchsaufbau für die Displacement-Damage-Bestrahlung. Die DUTs (Devices Under Test) werden einer definierten Displacement-Damage-Dosis ausgesetzt und anschließend hinsichtlich Parameterdegradation untersucht.

Details zu Single Event Effects (SEE) Testing

Was sind Single Event Effects (SEE)?

Single Event Effects entstehen, wenn ein einzelnes energiereiches Teilchen – meist ein schweres Ion oder ein hochenergetisches Proton – beim Durchqueren eines Halbleiters elektrische Ladung erzeugt und in empfindlichen Schaltungsbereichen deponiert.

Diese Ladung kann:

  • logische Zustände verändern,
  • Latch-up-Zustände auslösen,
  • oder transiente Signale erzeugen, die den normalen Betrieb stören.

Typische SEE-Mechanismen sind:

  • Single Event Upset (SEU) – Bit-Flip oder Datenkorruption
  • Single Event Latch-up (SEL) – potenziell zerstörerischer Stromzustand
  • Single Event Transient (SET) – kurzzeitige Signalstörung
  • Single Event Functional Interrupt (SEFI) – System-Reset oder Funktionsunterbrechung

Die experimentelle Untersuchung dieser Effekte ist entscheidend für:

  • Soft Error Rate (SER) Abschätzungen
  • Entwicklung von Mitigationsstrategien
  • Validierung der Systemzuverlässigkeit

Unsere SEE-Testservices

1. Heavy-Ion SEE Testing

Tests mit schweren Ionen in Teilchenbeschleunigern gelten als Goldstandard für die Bewertung von Single Event Effects in Halbleiterbauelementen.

Seibersdorf Laboratories organisiert und betreut Heavy-Ion-Testkampagnen mit folgenden Leistungen:

  • Zugang zu Partner-Irradiationsanlagen mit Heavy-Ion- und Protonenstrahlen, die ein breites Spektrum an Linear Energy Transfer (LET) Werten erzeugen
  • Messung von SEE-Cross-Sections und Ereignisraten für SEU-, SEL- und SET-Mechanismen
  • Analyse der Ereignisrate als Funktion von LET und Teilchenfluenz

Diese Tests liefern die notwendigen quantitativen Daten, um:

  • Ereignisraten im Orbit oder Einsatzfeld abzuschätzen
  • Designentscheidungen zu unterstützen
  • Zuverlässigkeitsnachweise zu erbringen

Normen und Standards für Heavy-Ion-Tests

Unsere SEE-Testverfahren orientieren sich an international anerkannten Normen, darunter:

  • ESCC Basic Specification No. 25100
    Single Event Effects Test Methods and Guidelines
  • EIA/JEDEC EIA/JES57 und JESD89
    Measurement and Reporting of Single Event Effects in Semiconductor Devices
  • MIL-STD-750, Procedure 1080
    Tests für Single Event Burnout (SEB) und Single Event Gate Rupture (SEGR)

Die Einhaltung dieser Standards stellt sicher, dass Ihre SEE-Daten:

  • vergleichbar und belastbar sind
  • für Qualifikationsprogramme genutzt werden können
  • den Anforderungen von Raumfahrt-, Verteidigungs- und Industrieprojekten entsprechen.

2. SEE Laser Testing — Hochauflösende Analyse im eigenen Labor

Neben klassischen Teilchenbestrahlungen bieten wir SEE-Lasertests im eigenen Labor an – eine flexible und effiziente Methode zur Simulation von Single Event Effects mit hoher räumlicher und zeitlicher Präzision.

Laserbasierte SEE-Tests ermöglichen:

  • Simulation ionisierender Wechselwirkungen in spezifischen Bereichen eines Halbleiters
  • hochaufgelöste SEE-Sensitivitätskarten zur Identifikation kritischer Schaltungsknoten
  • schnelle Design- und Prototypenbewertungen ohne Wartezeiten für Beschleunigerstrahlzeiten
  • schnelle Entwicklungszyklen und kurze Testzeiten

Funktionsweise von SEE-Lasertests

Bei dieser Methode werden gepulste Laserstrahlen auf definierte Bereiche des Device Under Test (DUT) gerichtet.

Der Laser erzeugt lokal Ladungsträger, die den Effekt eines energiereichen Teilchens nachahmen.

Der Ablauf umfasst typischerweise:

Vorbereitung
Montage und Positionierung des DUT für präzisen Laserzugang.

Laserpulse
Erzeugung kurzer, hochenergetischer Pulse mit präziser Intensitätskontrolle.

Bestrahlung und Monitoring
Laserpulse werden gezielt auf empfindliche Bereiche gerichtet; Ereignisse wie SEU, SEL oder SET werden in Echtzeit detektiert.

Analyse
Räumliche und zeitliche Analyse identifiziert kritische Schaltungsknoten und Fehlermechanismen.

Laserbasierte SEE-Tests ergänzen Heavy-Ion-Tests durch:

  • hohe Verfügbarkeit
  • schnelle Feedbackzyklen
  • detaillierte Fehlerlokalisierung

In-House Testvorbereitung und Anpassung

Qualität beginnt bereits bei der Testvorbereitung. Unsere Leistungen umfassen:

  • kundenspezifische Testaufbauten für Bauteile, Bias-Bedingungen und Messanforderungen
  • enge Zusammenarbeit mit Ihren Entwicklungsteams zur Definition geeigneter Testprotokolle
  • hochleistungsfähige SEE-Detektionssysteme auf FPGA-Basis, die Ereignisse im Nanosekundenbereich erfassen

Die Hardware- und Softwarekonfiguration wird dabei individuell auf Ihre Anwendung abgestimmt.

Umfassende SEE-Testlösungen für verschiedene Branchen

Unsere SEE-Testservices unterstützen eine Vielzahl von Anwendungen:

  • Raumfahrt und Satellitenelektronik
    Validierung von Soft Error Rates für Missionsprofile und Orbitumgebungen.
     
  • Verteidigung und Avionik
    Analyse der Latch-up-Robustheit sicherheitskritischer Systeme.
     
  • Halbleiterhersteller
    Erzeugung von SEE-Daten für neue Prozessknoten und Produktgenerationen.
     
  • Industrie und Automotive
    Bewertung der Empfindlichkeit gegenüber transienten Ereignissen durch terrestrische kosmische Strahlung oder gemischte Strahlungsfelder.


Unser Ziel ist es, präzise und praxisrelevante Daten zu liefern, die:

  • Designentscheidungen unterstützen
  • Mitigationsstrategien verbessern
  • Zuverlässigkeitsanforderungen erfüllen

Ihr Nutzen: Was Sie gewinnen

Wenn Sie SEE-Tests mit Seibersdorf Laboratories durchführen, erhalten Sie:

  • Aussagekräftige SEE-Daten
    Quantitative Cross-Section-Kurven, Ereignisraten und LET-Abhängigkeiten für fundierte Risikoanalysen.
     
  • Soft Error Rate (SER) Abschätzungen
    Zuverlässige Modelle auf Basis von Heavy-Ion- und Laser-Daten.
     
  • Erkenntnisse zur funktionalen Zuverlässigkeit
    Identifikation kritischer Schaltungsknoten und möglicher Fehlermechanismen.
     
  • Normenkonforme Testberichte
    Umfassende Dokumentation nach ESCC-, JEDEC- und MIL-STD-Richtlinien, geeignet für:
    • Qualifikationsprozesse
    • Design Reviews
    • Kunden- und Auditdokumentation

Ihr Partner für SEE-Qualifikation

Die SEE-Testservices von Seibersdorf Laboratories unterstützen Ihr Team dabei, robuste und zuverlässige Elektronik für strahlungsintensive Anwendungen zu entwickeln und zu qualifizieren.

Mit unserer Kombination aus:

  • fundierter Strahlungsphysik
  • flexiblen Testmethoden
  • normenkonformer Durchführung

sind wir Ihr zuverlässiger Partner für die Bewertung von Single Event Effects in missionskritischen Systemen.

Kontaktieren Sie uns, um Ihre SEE-Testanforderungen zu besprechen, Heavy-Ion- und Laserstrategien zu vergleichen und einen maßgeschneiderten Testplan für Ihr Projekt zu entwickeln.

Details zu Simulation & Definition der Weltraumstrahlungsumgebung

Warum Simulation für Radiation Hardness Assurance wichtig ist

Simulationen ermöglichen es Ihnen:

  • Energiedeposition und sekundäre Teilchenkaskaden in komplexen Geometrien vorherzusagen
  • die Wirksamkeit von Abschirmungen in mehrschichtigen Materialstrukturen zu analysieren
  • missionsrelevante Strahlungsspektren und Partikelflüsse für Testpläne zu generieren
  • die Anzahl aufwendiger experimenteller Testiterationen zu reduzieren
  • Bodenversuche mit realistischen orbitalen Strahlungsbedingungen abzugleichen

Wenn Simulation frühzeitig in den Entwicklungsprozess integriert wird, erhalten Sie wertvolle Einblicke in mögliche Strahlungseffekte noch bevor Hardware gebaut wird – und können Ihre Analyse von Anfang an an Qualifikationsanforderungen und Normen ausrichten.

Definition der Weltraumstrahlungsumgebung

Ein detailliertes Verständnis der Strahlungsumgebung im Weltraum ist entscheidend für den Erfolg von Raumfahrtmissionen und die Zuverlässigkeit elektronischer Komponenten im Orbit.

Seibersdorf Laboratories bietet umfassende Dienstleistungen zur Definition und Analyse von Weltraumstrahlungsumgebungen, damit Ihre Systeme den Herausforderungen im All zuverlässig standhalten.

Unterstützung relevanter Normen

Unsere Analysen orientieren sich an international etablierten Raumfahrtnormen, darunter:

  • ECSS-E-ST-10-04 – Space Environment
  • ECSS-E-ST-10-12 – Methoden zur Berechnung von Strahlungsdosen und deren Effekten sowie Richtlinien für Designmargen

Diese Normen bilden den Rahmen für:

  • Bewertung der Strahlungsumgebung
  • Definition geeigneter Designmargen
  • Absicherung von Raumfahrtsystemen und Nutzlasten gegenüber Strahlungseffekten

Analyse der Strahlungsumgebung für Raumfahrtmissionen

Wir führen umfassende Strahlungsanalysen durch, die auf die spezifischen Anforderungen Ihrer Mission zugeschnitten sind.

Unsere Leistungen umfassen unter anderem:

  • Bestimmung der Strahlungsumgebung für eine definierte Umlaufbahn und Missionsdauer
  • Analyse dominanter Strahlungsquellen wie:
    • solare Teilchenereignisse
    • galaktische kosmische Strahlung
    • Strahlung in den Magnetfeldern der Erde (z. B. Van-Allen-Gürtel)
  • Verwendung von Modellen gemäß ESA-ECSS-Richtlinien, um eine hohe Genauigkeit und Vergleichbarkeit sicherzustellen

Globale Darstellung des Flusses eingefangener Protonen (links) und Elektronen (rechts) für eine typische 550-km-LEO-Umlaufbahn, simuliert mit SPENVIS gemäß den ECSS-Standardmodellen.

 

Analytische Ansätze

Auf Basis der berechneten Teilchenflüsse und Fluenzwerte analysieren wir die Auswirkungen der Weltraumstrahlung auf Ihre Mission und Ihre Elektroniksysteme.

Typische Analysen umfassen:

  • Total Ionizing Dose (TID) als Funktion der Abschirmtiefe
    Bewertung der kumulativen ionisierenden Strahlungsdosis, die von Materialien und elektronischen Komponenten im Raumfahrzeug absorbiert wird.
     
  • Total Non-Ionizing Dose (TNID) bzw. Displacement Damage (DD)
    Analyse nicht-ionisierender Strahlungseffekte auf Materialien und Halbleiterstrukturen in Abhängigkeit von der Abschirmung.
     
  • Single Event Effects (SEE) Analyse
    Berechnung von LET-Spektren (Linear Energy Transfer) hinter Raumfahrzeugabschirmungen zur Bewertung einzelner strahlungsinduzierter Ereignisse in elektronischen Bauteilen.

Expertenberatung und technische Interpretation

Unser Team aus Strahlungsphysikern und Ingenieuren begleitet Sie während des gesamten Prozesses der Strahlungsumgebungsdefinition.

Wir unterstützen Sie dabei:

  • Simulationsergebnisse zu interpretieren
  • potenzielle Risiken zu identifizieren
  • geeignete Design- und Mitigationsstrategien zu entwickeln

Mit Seibersdorf Laboratories als Partner profitieren Sie von fundierter Expertise in der Analyse und Definition von Weltraumstrahlungsumgebungen – eine wichtige Grundlage für erfolgreiche Raumfahrtmissionen.

Kontaktieren Sie uns, um zu erfahren, wie wir Ihr nächstes Raumfahrtprojekt unterstützen können.

Monte-Carlo-Simulation und fortgeschrittene Teilchentransportmodelle

Unsere Simulationen basieren auf modernsten Teilchentransportcodes, die weltweit von Raumfahrtagenturen, Forschungsinstituten und Systemintegratoren eingesetzt werden.

GEANT4 – Simulation von Teilchentransport und Wechselwirkungen

GEANT4 (Geometry And Tracking 4) ist ein leistungsfähiges, objektorientiertes Monte-Carlo-Toolkit zur Simulation der Wechselwirkung von Teilchen mit Materie.

Es unterstützt unter anderem:

  • Simulation von Photonen, Elektronen, Protonen, schweren Ionen und Neutronen
  • präzise Propagation durch dreidimensionale Geometrien
  • physikalische Modelle für elektromagnetische und hadronische Wechselwirkungen
  • anpassbare Physiklisten für Raumfahrt-, Medizin- und Hochenergieanwendungen
  • detaillierte Ausgaben zu:
    • Energiedeposition
    • sekundären Teilchenverteilungen
    • Dosisverteilungen

Mit GEANT4 modellieren wir beispielsweise:

  • Durchdringung von Abschirmmaterialien
  • sekundäre Teilchenkaskaden
  • Fluenz- und Dosisverteilungen in elektronischen Bauteilen
  • missionsspezifische Strahlungsszenarien.

FLUKA – Hochleistungs-Teilchentransport und Modellvalidierung

Der FLUKA-Code ergänzt GEANT4 durch alternative hadronische Modelle und besonders leistungsfähige Simulationen komplexer Strahlungsfelder.

FLUKA wird insbesondere eingesetzt für:

  • Benchmarking und Validierung von Simulationsergebnissen
  • Analyse hochenergetischer Strahlungsfelder
  • Sensitivitätsstudien für komplexe Szenarien

Die Kombination beider Codes erhöht die Zuverlässigkeit und Aussagekraft der Modellvorhersagen.

Starten Sie mit Simulation und Strahlungsumgebungsanalyse

Sprechen Sie mit unseren Experten über Ihre Anforderungen an Strahlungssimulation und Umgebungsdefinition.

Wir unterstützen Sie dabei:

  • die Strahlungsumgebung Ihrer Mission zu definieren
  • geeignete Simulationsmethoden auszuwählen (Monte-Carlo, Abschirmungsanalyse usw.)
  • Simulationsergebnisse in Test- und Qualifikationsstrategien zu integrieren
  • Ergebnisse für Designentscheidungen, Mitigationsstrategien und Dokumentation zu interpretieren

Kontaktieren Sie Seibersdorf Laboratories, um Ihre Radiation-Assurance-Strategie zu stärken, Programmrisko zu reduzieren und den Erfolg Ihrer Mission sicherzustellen.

zum Kontakt

Details zu Beratung & Expertenunterstützung

Warum RHA-Expertise entscheidend ist

Radiation Hardness Assurance bedeutet weit mehr als das Durchführen einzelner Tests. Entscheidend ist zu verstehen:

  • wie Strahlung mit Ihrem konkreten Systemdesign interagiert,
  • wie Testergebnisse auf reale Betriebsumgebungen übertragen werden können,
  • und welche Engineering- und Programmentscheidungen daraus folgen.

Professionelle Beratung hilft Ihnen dabei:

  • eine missionsgerechte Teststrategie zu definieren
  • komplexe Strahlungstestdaten korrekt zu interpretieren
  • Anforderungen aus ECSS-, ESCC- und MIL-STD-Normen zu erfüllen
  • Mitigationsstrategien zu entwickeln, die Risiken und Kosten reduzieren
  • einen klaren Qualifikationspfad von Komponenten bis zum Gesamtsystem zu definieren

Unsere Beratung basiert auf jahrzehntelanger Erfahrung im Bereich Radiation Hardness Assurance sowie auf fundierten Kenntnissen experimenteller und numerischer Methoden aus verschiedenen Industrien.

Unsere Beratungsleistungen

Individuelle RHA-Strategie und technische Beratung

Am Anfang steht das Verständnis Ihrer Anforderungen. Wir analysieren gemeinsam:

  • Ihre Anwendung und Systemarchitektur
  • Missionsanforderungen und Einsatzumgebung
  • Risiko- und Zuverlässigkeitsanforderungen
  • Projektzeitplan und Ressourcen

Darauf aufbauend entwickeln wir eine maßgeschneiderte RHA-Strategie, die zu Ihrem Projekt passt.

Wir unterstützen Sie beispielsweise bei:

  • der Bewertung, welche Strahlungseffekte für Ihre Anwendung relevant sind
  • der Priorisierung von Tests und Analysen basierend auf Risiko und Exposition
  • der Ausrichtung der Teststrategie an Ihren technischen Leistungszielen

Definition von Testplänen

Ein strukturierter Testplan ist die Grundlage für belastbare Ergebnisse und fundierte Entscheidungen.

Unsere Unterstützung umfasst:

  • Definition klarer Testziele basierend auf Missions- und Systemanforderungen
  • Festlegung von Strahlungsumgebungen, Dosis- und Fluenzprofilen sowie Grenzwerten
  • Planung der Testdurchführung, einschließlich Sequenzierung, Bias-Bedingungen und Akzeptanzkriterien
  • Abstimmung mit relevanten Normen und Qualifikationsanforderungen (z. B. ESA oder Aerospace-Prime-Contractors)

Ein gut definierter Testplan:

  • reduziert unnötige Testzyklen
  • erhöht die Aussagekraft der Tests
  • konzentriert Ressourcen auf die entscheidenden Fragestellungen.

Interpretation von Testergebnissen und technische Analyse

Ergebnisse aus Strahlungstests – etwa TID-Kurven, SEE-Cross-Sections oder Parameterdrifts – enthalten umfangreiche technische Informationen, deren Interpretation nicht immer trivial ist.

Unsere Experten helfen Ihnen dabei:

  • Testergebnisse und Parameterverläufe zu analysieren
  • die Daten mit Systemzuverlässigkeit und Missionsrisiken zu verknüpfen
  • konkrete Design- oder Mitigationsmaßnahmen abzuleiten
  • Ergebnisse mit Normanforderungen und historischen Referenzdaten zu vergleichen

So werden Messdaten zu entscheidungsrelevanten Erkenntnissen, die Ihr Projekt voranbringen.

Qualifikationsstrategie und Roadmap

Der Weg von der Bauteilqualifikation bis zur Systemfreigabe erfordert eine klare Struktur.

Unsere Leistungen umfassen:

  • Priorisierung kritischer Qualifikationsmeilensteine
  • Definition von Qualifikationspfaden von Komponenten über Subsysteme bis zum Gesamtsystem
  • Abstimmung der Qualifikationsaktivitäten mit internationalen Normen
    (ECSS, ESCC, MIL-STD)
  • Unterstützung bei Dokumentation, Reviews und Zertifizierungsprozessen

Eine strukturierte Qualifikationsstrategie:

  • reduziert Nacharbeiten
  • beschleunigt Review-Prozesse
  • erhöht die Planbarkeit Ihres Programms.

Unterstützung bei Normen und Compliance

Internationale Testnormen und Qualifikationsframeworks können komplex sein. Wir helfen Ihnen dabei, den Überblick zu behalten und die relevanten Anforderungen korrekt umzusetzen.

Typische Themenbereiche sind:

  • ECSS und ECSS-E-ST-Reihen für Raumfahrttechnik und Radiation Hardness Assurance
  • ESCC-Spezifikationen für TID-, DD- und SEE-Tests
  • MIL-STD-Testmethoden für Strahlungseffekte
  • Definition von Berichtsstrukturen und Akzeptanzkriterien, die den Erwartungen von Raumfahrtagenturen oder Systemintegratoren entsprechen

Wir interpretieren die Anforderungen im Kontext Ihrer Anwendung und unterstützen Sie dabei, Workflows und Dokumentation normkonform zu gestalten.

Kontinuierliche Unterstützung über den gesamten RHA-Lebenszyklus

Bei Seibersdorf Laboratories verstehen wir Beratung nicht als einmalige Dienstleistung, sondern als langfristige Partnerschaft während Ihres gesamten RHA-Prozesses.

Von der ersten Projektbesprechung über Testplanung und Analyse bis hin zur finalen Qualifikationsentscheidung stehen wir an Ihrer Seite.

Was Sie erwarten können

  • individuelle Beratung, abgestimmt auf Ihre technischen und geschäftlichen Anforderungen
  • klare Orientierung bei komplexen technischen Entscheidungen
  • Unterstützung zur Risikoreduktion und Projektbeschleunigung
  • praxisnahe Empfehlungen für Engineering- und Programmentscheidungen

Benötigen Sie Unterstützung? Wir helfen Ihnen gerne.

Ganz gleich, ob Sie:

  • Ihr erstes Strahlungstestprogramm planen,
  • Testergebnisse bewerten müssen,
  • Anforderungen verschiedener Normen koordinieren,
  • oder einen Qualifikationspfad bis zur Systemfreigabe definieren möchten –

unsere Beratungsleistungen geben Ihnen Sicherheit und Klarheit in jeder Phase Ihres Projekts.

Seibersdorf Laboratories vereint langjährige RHA-Erfahrung, fundierte Analysekompetenz und eine konsequente Kundenorientierung – und ist damit Ihr zuverlässiger Partner bei der Bewältigung der Herausforderungen von Strahlungseffekten.

Kontaktieren Sie uns

Sprechen Sie mit uns über Ihre spezifische Herausforderung, fordern Sie individuelle Beratungsunterstützung an und erfahren Sie, wie wir Sie dabei unterstützen können, zuverlässige und qualifizierte Systeme für strahlungsintensive Umgebungen zu entwickeln.

Seibersdorf Laboratories – Ihr vertrauenswürdiger Partner für Radiation Hardness Assurance Consulting.

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