晶体管和 NASA 放射学悖论：探测的优势和太空操作的脆弱性

另一个例子是 MOskin剂量计它开发于医学放射物理中心在卧龙岗大学。 MOSkin 是一种安装在皮肤上的 MOSFET 设备，可在放射治疗期间提供实时辐射剂量测量。该技术已用于临床环境，以提高放射治疗的安全性和准确性。

MOSFET 晶体管因其高效率和低功耗而成为航天器管理系统和设备不可或缺的一部分。然而，太空环境，尤其是木星周围的环境，使这些设备暴露在强烈的辐射下——这是美国宇航局在欧罗巴快船任务中面临的挑战。阅读更多

辐射产生强烈的电离粒子混合物。这种辐射会导致单粒子效应 (SEE)，即高能粒子将 MOSFET 状态从“开”切换到“关”，从而导致其发生故障。它们还会引起总电离剂量 (TID) 效应，在这种情况下，辐射会捕获电荷并在半导体材料中产生缺陷，从而缓慢降低 MOSFET 的性能。

辐射硬度是指设备承受电离辐射的能力。用于地面应用的 MOSFET 通常不会针对木星附近的强烈辐射进行硬化处理。为了保护它们，采用了使用更厚的氧化层或辐射屏蔽等设计策略，但即使这些方法在极端条件下也可能失败。

在安斯托澳大利亚加速器和同步加速器科学中心航天机构和航天公司测试其用于航天任务的仪器和探测器的辐射硬度，以评估它们处理这些环境的能力。

为了解决 Europa Clipper 飞船上 MOSFET 晶体管因辐射而损坏的问题，NASA 工程师采用了退火技术，即利用热量重新分布捕获的电荷并修复缺陷的过程。有趣的是，这与 MOSFET 剂量计在医院使用后的“修复”过程相同。此步骤允许其在治疗期间暴露于辐射后重复使用。

基于任务的研究的影响

金属多极晶体管的故事说明了科学中更广泛的原理：创新往往会带来远远超出其最初目的的应用。事实上，虽然基于任务的研究不能解决日常问题，但它为科学家和工程师创造了开发具有广泛影响的创新解决方案的机会。

为太空任务开发的技术可以在我们的日常生活中找到意想不到的用途。记忆泡沫由美国宇航局开发，旨在提高飞机坐垫的完整性，并用于跑鞋的鞋底，使跑步更加舒适。

令人惊讶的是，这个过程是双向的，日常发明可能在太空探索中有价值。也许这种重叠最著名的例子是尼龙搭扣——一项解决太空关键问题的日常发明。

Velcro 魔术贴由一位瑞士工程师于 20 世纪 40 年代发明，其灵感来自于其狗皮毛上的脊纹，现已成为宇航员不可或缺的工具。它是现在最广泛使用的在宇航服上固定物体的方法。

对 MOSFET 进行修改后，NASA 的 Europa Clipper 航天器计划于 9 月 10 日发射。^y 从十月开始。

感谢 Mitra Safavi-Naini 博士准备这篇文章。

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