ПРОГРАММНЫЙ МОДУЛЬ ДЛЯ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ МНОГОСЛОЙНЫХ ЭКРАНОВ ЗАЩИТЫ ЭЛЕКТРОННОЙ АППАРАТУРЫ ОТ ВОЗДЕЙСТВИЯ ТЯЖЕЛЫХ ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ GEANT4
Аннотация
Представлено открытое программное обеспечение для автоматизации проектирования эк-
ранов радиационной защиты с использованием Geant4 для защиты электронного оборудования от
тяжелых заряженных частиц. В статье представлена выбранная архитектура для реализации
предложенного подхода, а также формулируются требуемые входные данные и результирующие
выходные данные. Описан маршрут проектирования экрана на основе входных данных о материа-
ле как последовательность создания соответствующих классов-наследников. Данная статья
представляет собой глубокое исследование, посвященное разработке открытого программного
обеспечения на базе фреймворка Geant4, который использует метод Монте-Карло, нацеленного на
автоматизацию процесса проектирования экранов радиационной защиты с целью обеспечения
эффективной защиты электронного оборудования от воздействия тяжелых заряженных частиц.
В статье подробно рассматривается архитектура разработанного программного обеспечения,
включая описание основных компонентов и технологий, применяемых в его создании, а также
определение необходимых входных данных и формулирование требований к программному продук-
ту. Представленный маршрут проектирования экрана описывается как последовательность соз-
дания соответствующих классов-наследников и их взаимодействия в рамках разработанной ар-
хитектуры, что обеспечивает эффективность и точность расчетов радиационной защиты. Ре-
зультаты данной работы представляют собой новый инновационный подход к проектированию
экранов радиационной защиты, который имеет потенциал значительно повысить надежность и
безопасность электронных систем в условиях воздействия тяжелых заряженных частиц.
Они оказывают важное практическое значение для специалистов в области радиационной защи-
ты и разработки электроники, предоставляя им эффективный инструмент для проведения анали-
за и оптимизации экранов радиационной защиты. Кроме того, результаты исследования пред-
ставляют интерес для исследователей, работающих в области моделирования радиационных эф-
фектов и разработки новых методов защиты электроники от воздействия радиации. В целом,
статья представляет собой значимый вклад в область радиационной защиты и электроники, а
также является основой для дальнейших исследований и разработок в этом направлении.
Литература
Microsystems, EMS '14 Proceedings of the 2014 European Modelling Symposium, 2014, pp. 484-489.
2. Glushko A.A., Zinchenko L.A., Shakhnov V.A. Simulation of the impact of heavy charged particles on
the characteristics of field-effect silicon-on-insulator transistors, Journal of Communications Technology
and Electronics, 2015, No. 10.
3. Kuznetsov N.V. Radiatsionnaya opasnost' na okolozemnykh orbitakh i mezhplanetnykh traektoriyakh
kosmicheskikh apparatov [Radiation danger in near-earth orbits and interplanetary trajectories of
spacecraft]. Available at: http://nuclphys.sinp.msu.ru/crd/index.html (accessed 01 March 2024).
4. Glushko A.A., Morozov S.A., Chistyakov M.G. Investigation of the sensitive region of the MOSFET to
the effects of secondary particles arising from ionizing radiation, Microelectronics, 2023, Vol. 52,
No. 4, pp. 282-289.
5. Terekhov V.V. Vybor modeli approksimatsii dlya issledovaniya elektricheskikh kharakteristik
mikrosistem pod vliyaniem tyazhelykh ionov [The choice of an approximation model for studying the
electrical characteristics of microsystems under the influence of heavy ions], Budushchee
mashinostroeniya Rossii. Vserossiyskaya konferentsiya molodykh uchenykh i spetsialistov
(s mezhdunarodnym uchastiem), 14-ya, Moskva, 21-24 sentyabrya 2021 g.: Sb. dokladov: v 2 t. MGTU
im. N.E. Baumana (natsional'nyy issledovatel'skiy un-t), Soyuz mashinostroiteley Rossii [The future of
machine building in Russia. All-Russian Conference of Young Scientists and Specialists (with International
participation), 14th, Moscow, September 21-24, 2021: Collection of reports: in 2 vol. Bauman
Moscow State Technical University (National Research University), Union of Machine Builders of
Russia], 2021, Vol. 2, pp. 247-253.
6. Novikov L.S., Mileev V.N. et al. Sinosic Radiation effects on materials in space technology, Surface.
X-ray, synchrotron and neutron studies, 2009, No. 3, pp. 32-48.
7. Khaffner Dzh. Yadernoe izluchenie i zashchita v kosmose [Radiation and shielding in space]. Moscow:
Atomizdat, 1971.
8. Aleksandrov P.A., Zhuk V.I., Litvinov V.L. Sposoby postroeniya otkazoustoychivykh tsifrovykh
mikroskhem i otsenki veroyatnosti ikh otkaza, vyzvannogo oblucheniem [Methods of constructing
fault-tolerant digital chips and assessing the probability of their failure caused by radiation]. Moscow,
2019.
9. Shakhnov V.A., Zinchenko L.A., Rezchikova E.V., et al. Visual Analytics and Its Applications in Electronic
Engineering Education : BMSTU Case Study, 2022 6th International Conference on Information
Technologies in Engineering Education, Inforino 2022 – Proceedings. – DOI:
10.1109/Inforino53888.2022.9782907.
10. Allison J. et al. Recent Developments in Geant4, Nucl. Instrum. Meth. A, 2016, 835, pp. 186-225.
11. Allison J. et al. Geant4 Developments and Applications, IEEE Trans. Nucl. Sci., 2006, 53, pp. 270-278.
12. Christopher M Poole, Iwan Cornelius, Jamie V Trapp, Christian M Langton. A CAD Interface for
GEANT4, Australasian physical & engineering sciences in medicine.
13. Agostinelli S. et al. Geant4 - A Simulation Toolkit, Nucl. Instrum. Meth. A, 2003, 506, pp. 250-303.
14. Geant4 User's Guide for Toolkit Developers: Geant4 Docs. Available at: https://geant4-
userdoc.web.cern.ch/UsersGuides/ForToolkitDeveloper/html/index.html (accessed 22 October 2023).
15. Geant4 Guide for Physics Lists: Geant4 Docs. Available at: https://geant4-
userdoc.web.cern.ch/UsersGuides/PhysicsListGuide/html/index.html (accessed 22 October 2023).
16. Geant4 - API. Available at: https://simoncblyth.github.io/env/notes/geant4/api/ (accessed 22 October 2023).
17. Geant4Py: Geant4-Python interface. Available at: https://github.com/koichi-murakami/g4python (accessed
22 October 2023)ю
18. Geant4_pybind: Alternative Python bindings for Geant4. Available at: https://github.com/HaarigerHarald/
geant4_pybind (accessed 22 October 2023).
19. Tutorial and examples of Geant4. Available at: https://dev.asifmoda.com/en/geant4 (accessed 22 October
2023).
20. Sensitive Detector in Geant4: Seminar on Software for Nuclear, Subnuclear and Applied Physics. Available at:
https://agenda.infn.it/event/8781/contributions/75434/attachments/54976/64833/Cirrone_SensitiveDetector.pdf
(accessed 22 October 2023).
