Durcissement (électronique) - Définition

Principales sources d'exposition

Les principales sources d'exposition aux rayonnements ionisants sont le vent solaire et les ceintures de Van Allen pour l'électronique spatiale, le rayonnement cosmique dans l'espace ainsi que dans l'atmosphère à haute altitude, des isotopes radioactifs dans les matériaux des boîtiers des composants électroniques eux-mêmes, et bien entendu les réactions nucléaires dans les centrales nucléaires ou lors d'explosions d'ogives nucléaires.

• Le vent solaire provient du soleil et est constitué de protons et d'électrons pourvus d'énergies de l'ordre de 1 keV. Le vent solaire est surtout dangereux lors des rafales consécutives aux éruptions solaires, ce qu'on appelle les tempêtes solaires, au cours desquelles le flux de particules énergétiques peut ête multiplié par mille.

• Les ceintures de Van Allen s'étagent de 700 à 10 000 km d'altitude pour la ceinture intérieure, et de 13 000 à 65 000 km d'altitude pour la ceinture extérieure. La ceinture intérieure est constituée de protons pourvus d'énergies de l'ordre de 100 MeV avec des flux pouvant atteindre 10⁹ protons/m²/s selon l'activité solaire et l'état de la magnétosphère. La ceinture extérieure est constituée d'électrons pourvus d'énergies de l'ordre de 10 MeV avec des flux d'environ 10⁷ à 10⁸ électrons/m²/s.

• Les rayons cosmiques proviennent de toutes les directions et sont composés à près de 90 % de protons, 9 % de particules α et 1 % d'électrons (rayonnement β⁻), avec quelques ions lourds particulièrement énergétiques ainsi que des rayons X et ultraviolets. L'essentiel des dommages provient de particules aux énergies comprises entre 10⁸ et 2×10¹⁰ eV, bien que certaines particules atteignent des énergies aussi considérables que 10²⁰ eV : la particule la plus énergétique jamais observée, détectée le 15 octobre 1991 et surnommée « particule "Oh My God!" », possédait une énergie de 3×10²⁰ eV, c'est-à-dire une grandeur macroscopique de 50 J correspondant à l'énergie cinétique d'une balle de baseball lancée à 96 km/h ; on pense qu'il s'agissait d'un proton relativiste se déplaçant quasiment à la vitesse de la lumière, précisément à (1 - 5×10⁻²⁴)×c d'après les calculs. L'atmosphère filtre la plupart de ces particules, de sorte qu'elles affectent principalement les vols stratosphériques et spatiaux.

• Certains matériaux des boîtiers électroniques peuvent produire, par désintégration, des particules α.

• Les réactions nucléaires génèrent des flux de neutrons et surtout des rayons gamma.

• Les particules secondaires résultent de l'interaction des particules énergétiques avec les matériaux environnant immédiatement les composants électroniques.

Exemples de systèmes électroniques radiodurcis

• IBM System/4 Pi, conçu dans les années 1970 pour équiper notamment les bombardiers B52 de l'USAF ainsi que le Skylab et les navettes spatiales de la NASA.
• Mongoose-V réalisé pour la NASA dans les années 1990 à partir d'un MIPS R3000 pour équiper notamment le satellite Earth Observer 1 ainsi que la sonde New Horizons à destination de Pluton et de la ceinture de Kuiper.
• ERC32 puis LEON ont été conçus par Jiri Gaisler pour l'Agence spatiale européenne. Ils sont disponibles en VHDL, respectivement sous licence publique générale limitée GNU et licence publique générale GNU.
• RAD6000 de BAe Systems sur la base d'une architecture IBM POWER qu'on trouve dans les rovers martiens Spirit et Opportunity.
• RAD750 comme successeur du RAD6000 pour la sonde Deep Impact, pour l'orbiteur Mars Reconnaissance Orbiter et le rover Mars Science Laboratory.