Korkeaenergiset elektronit voivat aiheuttaa virheitä SDRAM-tyyppisissä (Synchronous Dynamic Random Access Memory) tietokonemuisteissa, arvioi M.Sc. Daniel Söderström ensi perjantaina 12.5 tarkastettavassa väitöskirjassaan.

Erilaiset hiukkaset voivat massastaan, varauksestaan ja energiastaan riippuen aiheuttaa monenlaisia ongelmia erilaisissa laitteissa. M.Sc. Daniel Södeströmin tutkimuksissa havaittiin, että yksittäiset suurienergiset elektronit voivat aiheuttaa bittien kääntymistä ja jumittumista testatuissa muisteissa. Tämäntyyppisiä vaikutuksia on havaittu aiemminkin raskaampien hiukkasten, kuten protonien, kohdalla, mutta ei elektronisäteilyn aiheuttamana.

Säteilyn vaikutukset voivat vahingoittaa muistiin tallennettuja tietoja. Bittiflipillä (engl. bit-flip) tarkoitetaan tallennetun bitin arvon muuttumista 1:stä 0:ksi tai päinvastoin. Toisaalta jumittuneessa bitissä (engl. stuck bit) muistisolun tila luetaan ulos samalla data-arvolla (joko ’1’ tai ’0’) riippumatta siitä, mikä data-arvo sinne todellisuudessa kirjoitettiin.

Elektronien elektronisissa komponenteissa aiheuttamat yksittäistapahtumat (engl. Single Event Effects, SEE) voivat yleistyä, kun laitteet ja integroidut piirit ja käyttöjännitteet pienenevät, jolloin pienemmät häiriöt ja pienemmät varauskertymät voivat johtaa laitteen toimintahäiriöihin.

Elektroniikkakomponenttien säteilytestaus suoritetaan yleensä hiukkaskiihdyttimillä.  Tätä tehdään esimerkiksi Jyväskylän yliopiston säteilyvaikutusten testauslaitoksessa (RADEF), jossa on protoni ja raskasionitestausasemien lisäksi Clinac-elektronikiihdytin.   Sitä käytettiin myös M.Sc. Daniel Söderströmin väitöskirjahankkeessa yhdessä CERN:n VESPER-elektronitestausaseman kanssa tutkimaan, millaisia vaikutuksia suurienergiset elektronit voivat aiheuttaa nykyaikaisissa muistilaitteissa, joita mahdollisesti käytetään esimerkiksi ESA:n avaruuslennoissa.

Jyväskylän RADEF:lla nyt käytettävä Clinac oli alun perin käytössä sairaalassa sädehoitolaitteena. Tässä väitöskirjahankkeessa tutkittiin paitsi säteilyvaikutuksia elektroniikkaan avaruustutkimuslaitteissa myös tapoja valvoa tällaisten sädehoitokiihdyttimien antamaa säteilyannosta. Tätä tarkoitusta varten tutkitut annosmittausjärjestelmät perustuivat optisiin kuituihin, joissa säteilyindusoitua luminesenssia (RIL) tuottavia doupattuja kvartsilasikuituja kiinnitettiin optisiin kuituihin tuotetun valon ohjaamiseksi keräystä ja analysointia varten

Söderströmin väitöskirja on osa RADSAGA-hanketta, jota Euroopan komissio rahoittaa Horizon 2020 -tutkimus- ja innovaatio-ohjelmasta Marie Skłodowska-Curie -apurahasopimuksella.

Lisää: M.Sc. Daniel Söderströmin väitöskirjatyö ”Radiation effects on SDRAMs and optical-fiber based dosimetry of high-energy electrons” (LINKKI) ja väitöstilaisuus 12.5.2023 klo ccc alkaen netissä (LINKKI)

Kuvituskuva: UT