1. O Projeto PEICE2. O Laboratório de Radiação Ionizante (LRI) e

laboratórios de apoio3. Trabalhos em andamento e planejados4. Situação atual e dificuldades

INSTITUTO DE ESTUDOS AVANÇADOSDivisão de Física AplicadaSubdivisão de Aplicações Tecnológicas das Radiações

Odair Lelis GonçalezPesquisador Titular

Roteiro

O projeto PEICE

Suporte financeiro: CT-Aeronáutico Convênio FINEPValor: R$ 1.181.747,28 sendo R$ 817.142,78 (69%) para materiais, serviços e equipamentos e R$ 354.604,50 (31%) para bolsas DTI.Duração: 3 anos (2008-2010)Bolsistas: 5 bacharéis e 2 mestresColaboradores: IEAv, ITA, INPE e UFRGSProjetos ligados: ITASAT (ITA), SIA e QDIP/QWIP do IEAvDesenvolvimento: No LRI - Laboratório da Radiação Ionizante do IEAv (irradiações) e no LCDS -Laboratório de Caracterização de Dispositivos Semi-condutores (medidas elétricas), que está sendo montado no IEAv com recursos da FINEP por meio dos projetos PEICE e QDIP/QWIP.

O objetivo geral deste projeto é a realização de pesquisa sobre os efeitos das radiações ionizantesem componentes e dispositivos eletrônicos e optoeletrônicos, sensores, fibras ópticas, circuitosanalógicos e digitais, memórias, processadores e FPGAs para aplicação aeroespacial e na defesa, promovendo a implantação e operacionalização, no Laboratório de Radiação Ionizante (LRI) do Institutode Estudos Avançados (IEAv), de uma plataforma(PEICE) para realização de experimentos, testes e ensaios de irradiação destes materiais.

Objetivo geral do projeto PEICE:

Resultados esperados:� Ampliação da capacitação do grupo para a avaliação experimental dos efeitos da radiação ionizante em componentes eletrônicos (analógicos e digitais) e fotônicos de uso aeroespacial� Consolidação das metodologias e processos para a qualificação de componentes e circuitos quanto àtolerância à radiação cósmica para uso em satélites e aeronaves.� Estabelecimento de um centro de referência na caracterização de componentes quanto à durabilidade em ambiente sujeito à radiação cósmica.� Formação de um grupo multi-institucional de P&D sobre os efeitos da radiação ionizante em componentes e materiais de uso aeroespacial.

O Laboratório de Radiação Ionizante

do IEAv e laboratórios de

apoio

LRI – Laboratório de Radiação Ionizante

Acelerador de elétrons de 23 MeV (em construção)

Irradiadores de 60Co

Câmara de vácuo para irradiação

com íons pesados

Taxas de dose disponíveis em 27/11/2008 (Eldorado 78)

Laboratório de Caracterização de DispositrivosSemi-condutores LCDS

No laboratório de caracterização de dispositivos semicondutores (LCDS) são desenvolvidos os setupsexperimentais e de aquisição de dados para os experimentos de irradiação de componentes eletrônicos analógicos e digitais que são realizados no Laboratório de Radiação Ionizante do IEAv (LRI).

Ensaios e medidas analógicas

Ensaios e medidas digitais

Caracterização de semi-condutores em escala micro

Laboratórios e serviços de Apoio

Laboratório de medidas de radioatividade ambiental

Laboratório de dosimetria termoluminescente

Laboratório de calibração de monitores e fontes de radiação

SERVIÇO DE PROTEÇÃO RADIOLÓGICA

0 25 50 75 100 125 1500

10000

20000

30000

40000

50000

60000

235U

238U

Urânio natural20ml de Solução aquosa 10g/l Espectro gamaNaI(Tl) 3x3 pol.

Con

tage

ns

Canais

Laboratório de Medidas de Radioatividade Ambiental (LMRA):

O LMRA possui sistemas de espectroscopia gama e alfa para a medida de radionuclídeos presentes em amostras

O Laboratório de Calibração de Monitores de Radiação dispõe de local e equipamentos (sistema composto de câmara de ionização e eletrômetro), que permitem a irradiação de equipamentos e materiais com doses conhecidas de radiação gama em baixas taxas de dose.

Laboratório de Caracterização de Monitores de Radiação Ionizante (LCMR):

Vista externa do LCMRI

Câmara de ionização rastreada

Eletrômero de precisão

O Laboratório de Dosimetria Termoluminescente possui capacidade de efetuar trabalhos de dosimetria de radiação ionizante, utilizando pastilhas dosimetricas de CaSO4:Dy. Este laboratório poderá no futuro ser credenciado para a realização de dosimetria pessoal. Novas pastilhas dosimétricaestão sendo adquiridas e o laboratório poderá ser equipado com uma nova leitora.

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450

2,0x10-9

4,0x10-9

6,0x10-9

8,0x10-9

1,0x10-8

1,2x10-8

Leitura TL

fundo (3a. leitura)

Pastilha de CaSO4:Dy

arquivo: L2300399.0

Fator de escala: 0,1s por canal

Em

issã

o T

L (

C/c

an

al)

Canal

Laboratório de Dosimetria Termoluminescente (LDT):

Trabalhos em andamento e planejados

Experimentos para obtenção de dados sobre os efeitos da radiação ionizante em andamento

�Efeito da Radiação em Fibra Óptica Utilizada emGiroscópio à Fibra Óptica (necessidade do Projeto SIA)�Estudo dos Efeitos da Radiação Ionizante no Conversor de Tensão DC/DC LM2596�Medida dos Efeitos da Radiação Ionizante em uma Fibra Óptica Utilizada em Transmissão de Dados�Análise dos Efeitos de Irradiação Ionizante em Sensor APS�Análise dos Efeitos de Irradiação Ionizante em dois Amplificadores Operacionais�Análise dos efeitos da radiação em memórias FLASH,SRAM e FRAM

# Escolha do componente: necessidades INPE e ITASAT

Efeito da Radiação em Fibra Óptica Utilizada emGiroscópio à Fibra Óptica

)]exp(1.[)]exp(1.[)( 4321 tPPtPPdBA −+−=

24

223

12

111

1

1

TP

TDCP

TP

TDCP

=

=

=

=

0,00

0,10

0,20

0,30

0,40

0,50

0,60

0,70

0,80

0,90

1,00

1,10

1,20

0 50 100 150

Tempo de irradiação (h)

inte

nsi

dad

e n

orm

aliz

ada

HB1500G

HB1500G-RT

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

0 200 400 600

Tempo de recuperação (h)

Inte

ns

idad

e n

orm

aliz

ada

HB1500G

HB1500G-RT

Redução da transmissão durante a irradiação

Recuperação da fibra após a irradiação

Modelo do comportamento

Ver artigo submetido aoXI SIGE (GONÇALEZ et al, 2009)

Estudo dos Efeitos da Radiação Ionizante no Conversor de Tensão DC/DC LM2596

Multímetro

Osciloscópio

Fonte0-60V/50A

GPIB BUS

Fonte Co60

GPIB-LAN

Plataforma Virtual VEE

Multímetro

Osciloscópio

Fonte0-60V/50A

GPIB BUS

Fonte Co60

GPIB-LAN

Plataforma Virtual VEE

0

1

2

3

4

5

6

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45

Dose Total Absorvida [krad(Si)]

Ten

são

de

Saí

da

(V)

6 V

10 V

15 V

20 V

25 V

30 V

35 V

40 V

Tensão de Entrada (V)

Limiar de dose acumulada [krad(Si)]

6 19,110 21,915 23,720 25,125 26,530 27,935 29,440 31,3

Ver artigo submetido ao Braz. Symp. Aer. Eng & Aplic (SOUZA e SAOTOME, 2009)

43.2765 mm.

De

codi

ficad

or d

e li

nha

Matriz 64 x 64

Ger

ado

r d

een

der

eços

Buf

fers

de

end

ereç

oe

cont

role

OpAmp

Decodificador de Coluna

Barramento de controle

Multiplexador

C_SEL PIX_OUT

R_

RS

T

MUX_SEL

X/Y

Y

X

OUT

Fonte Co60

Plataforma de teste APS USB

Multímetro Osciloscópio

Rede LAN IEAv

GPIB GPIB

Análise dos Efeitos de Irradiação Ionizante em Sensor APS

Medida dos Efeitos da Radiação Ionizante em uma Fibra Óptica Utilizada em Transmissão de Dados

Hardware

TX RXFibra

Gerador

Fonte

Osciloscópio

Computador

Multímetro

Interface GPIB/LAN

Roteador

Área Irradiada

Hardware

TX RXFibra

Gerador

Fonte

Osciloscópio

Computador

Multímetro

Interface GPIB/LAN

Roteador

Área Irradiada

Atenuação durante a irradiação

0

10

20

30

40

50

60

0 100 200 300 400

Dose (krad)

Ate

nu

ação

(d

B)

)1()/( ττ

t

eDcmdBA−

−= &

)exp(.

1

kTEs −

=τ

Resultados esperados

Análise dos Efeitos de Irradiação Ionizante em dois Amplificadores Operacionais

Fonte Co60

PCI

Multímetro Osciloscópio

Rede LAN IEAv

GPIB GPIBGerador

GPIB

1 Canal2 Canais 2 Canais

�2 Amplificadores CMOS LPLV rail-to-rail

�Op-amp #1: projeto de mestrado (Peterson). Tecnologia 0.35um, AMS.

�Op-amp #2: equivalente da Texas Instruments.

Análise dos efeitos da radiação em memórias FLASH, SRAM e FRAM

FONTE Co60

PCI de Teste

Multímetro

Osciloscópio

ADSP-BF537

Interface LAN/GPIB

CPU

Radiação Gama

Blindagem

Flash da Analog Device de 4 Mb (PN: AM29LV040B-90JD)SRAM da ISSI de 4 Mb (PN: IS66WV25616BLL),FRAM da Ramtron de 4 Mb (PN: FM22L16-55-TG)FRAM da Ramtron de 256Kb (PN: FM18L08-70-SG)Kit de desenvolvimento para o DSP Blackfin BF-537 (PN ADSP- BF537)

60Co1,17 e 1,23MeVDose: 500 krad3Taxa: krad/h

PrPrPrPróóóóximos trabalhos:ximos trabalhos:ximos trabalhos:ximos trabalhos:

Experimento de irradiaExperimento de irradiaExperimento de irradiaExperimento de irradiaçãçãçãção de processadores e o de processadores e o de processadores e o de processadores e FPGAsFPGAsFPGAsFPGAs em parceria com UFRGSem parceria com UFRGSem parceria com UFRGSem parceria com UFRGS

Objetos de testes e comparação:

�CI 8051 comercial.

�8051 em FPGA Xilinx sem redundância.

�8051 em FPGA Xilinx com redundância.

Experimento de efeitos e dados de radiaExperimento de efeitos e dados de radiaExperimento de efeitos e dados de radiaExperimento de efeitos e dados de radiaçãçãçãção o o o ccccóóóósmica no espasmica no espasmica no espasmica no espaçççço (situao (situao (situao (situaçãçãçãção real)o real)o real)o real)

Experimento na carga útil no ITASAT

Situação atual e dificuldades

Situação atual (Resumo):a) Operando com recursos orçamentáriosb) Projetos: PEICE (em execução) e DRIEAB (proposto)c) Quadro de pessoal reduzidod) Irradiador de cobalto Eldorado78 em operação normale) Câmara de íons aguardando demanda para aquisição de

fontef) Acelerador em fase final de montagem

Dificuldadesa) Garantia de recursos para operação e manutençãob) Falta de mão de obra e impossibilidade de contrataçãoc) Falta de mecanismos para manter bolsistas e estagiários

por longos períodos de tempod) Poucos projetos em execução que possam trazer

recursos financeiros – continuidade do PEICE após 2010e) Falta de mecanismos para gerar recursos a partir da

prestação de serviçosf) Garantir a continuidade de Projeto PEICE