微处理器中子单粒子效应测试系统设计与试验研究

为开展微处理器的空间大气中子单粒子效应研究,以一款TI公司65 nm CMOS工艺的微处理器为研究对象,研制了一套微处理器中子单粒子效应测试系统。该测试系统可实现对被测微处理器的单粒子翻转、单粒子功能中断和单粒子闩锁效应的实时监测。利用加速器中子源,对该微处理器开展14 MeV中子辐照试验。试验结果表明,中子注量累积达3?5×1011 cm-2时,该器件未发生单粒子锁定效应。但总线通信、模数转换等功能模块发生了多次单粒子功能中断,其中集成总线通信接口模块为最敏感单位,试验获得的器件中子单粒子效应截面为6?6×10-11 cm2。     

ADS核数据实验测量装置建设及首次测试实验

介绍了基于我国大科学实验装置兰州重离子加速器冷却储存环(HIRFL-CSR)的加速器驱动的次临界系统(ADS)相关核数据实验测量装置建设及首次测试实验。该实验装置探测系统主要包括束流拾取探测器、轻带电粒子谱仪、γ探测器阵列及中子飞行时间谱仪。为了对该实验装置各探测器及相配套的电子学与数据获取系统进行整体性能测试,利用400MeV/u 16 O轰击Pb靶,对出射的中子、γ射线及轻带电粒子等产物的能谱、产额及角分布等物理量进行测量,在国内首次实现了加速器驱动的几MeV至几百MeV宽能量范围的白光中子能谱测量。实验结果表明,该实验装置运行正常,实验方案可靠、正确。     

一种基于抗辐照体系架构的单粒子效应等效评估拟合算法

针对国内加速器辐照实验无法充分满足航天器单粒子抗辐照设计验证需求的问题,本文提出了一种单粒子效应抗辐照等效评估拟合算法模型。该算法模型基于抗辐照体系架构,构建可靠性贡献度耦合因子,获取单粒子效应下系统功能中断截面随粒子线性能量转移(LET)值变化的等效耦合关系,从而降低对辐照实验条件依赖,为航天器抗辐照设计验证提供更多基准数据。最终通过实验数据分析比对,该算法模型可用于辐照实验数据的评估拟合,提升了航天器系统抗辐照设计可靠性评估效率。     

14MeV中子引发SRAM器件单粒子效应实验研究

在中国原子能科学研究院的高压倍加器装置上开展了SRAM器件的14 MeV中子单粒子效应实验研究。介绍了中子的产生、中子注量率的测量和调节以及中子单粒子效应的测试等的实验方法,获得了HM628512BLP型和R1LV1616HSA型SRAM器件的14 MeV中子单粒子效应截面。前者与文献的单粒子效应截面在误差范围内一致,验证了实验方法的科学性和可行性。后者与由效应机制出发获得的理论分析结果在量级上一致,对实验结果给出了定性的解释。     

用~(252)Cf裂片源研究单粒子烧毁和栅穿效应的方法

建立了2 5 2 Cf裂片源模拟空间重离子的单粒子烧毁 (SEB)和单粒子栅穿 (SEGR)效应的实验方法和测试装置 ,并利用该装置进行了功率MOS场效应晶体管的SEB、SEGR效应研究 ,给出了被测试器件SEB、SEGR效应的损伤阈值。结果表明 ,该测试系统和实验方法是可行、可靠的。     

用于单粒子效应辐照实验的CYCIAE-100白光中子源研究

中子诱发单粒子效应会影响航空飞行器和地面核设施用电子器件的可靠性。基于质子加速器打靶产生的白光中子束是研究电子器件中子单粒子效应的重要中子源。通过开展辐照实验获取器件中子单粒子效应截面或阈值等信息,能够预测器件在中子辐射环境中的失效率,并为有针对性抗辐射加固提供数据支撑。中国原子能科学研究院100 MeV质子回旋加速器(CYCIAE-100)通过质子轰击W靶发生散裂反应可以产生具有连续能量的白光中子。本文基于核反应理论,采用蒙特卡罗方法模拟了100 MeV质子与W靶相互作用产生的中子的产额、能谱和角分布,模拟结果表明,平均1个100 MeV质子可以产生0.33个中子;中子能量范围为0～100 MeV,且随着能量的增加中子注量先增加后减小,峰值在1 MeV附近;沿质子束方向中子角分布具有轴对称性,且随着出射角的增加,中子注量先减小后增加,在90°时,中子注量最小。选取0°出射方向的中子束开展单粒子效应实验,采用基于双液闪探测器的中子飞行时间法测量白光中子能谱,获得了能量范围为3～100 MeV的中子能谱,且当质子束为100 MeV/1μA时,在距离W靶15 m处的中子注量率为3.3×10...     

用于快中子能谱测量的6LiF夹心半导体谱仪

本文介绍了^{6LiF夹心谱仪的测量原理、自行设计研制的6LiF夹心半导体谱仪探头结构及电子学系统组成等。在热中子场中测试了夹心谱仪的性能,获得了α粒子峰、T粒子峰及“和”峰在多道上的位置与能量分辨率,并用T粒子与“和”峰两个能量点的峰位对谱仪系统进行了能量刻度。分别用效应探头和本底探头测量了临界装置表面的效应谱和本底谱,当效应探头采用的6LiF镀层质量厚度为186 μg/cm2时,6LiF夹心谱仪对热中子的能量分辨率为363 keV,测量中子最佳能区为0.3~7.5 MeV,在该能区内,本底谱约占1%。}     

欧空局单粒子监督器在北京HI-13串列加速器上的单粒子效应校核实验

为检验北京HI-13串列加速器单粒子效应(SEE)实验能力与数据测量的可靠性,利用束流参数校核系统——欧空局单粒子监督器进行了单粒子效应校核实验。实验使用C、F、Cl、Cu 4种离子辐照单粒子监督器,通过改变入射角度获得了有效LET值在1.8~67.4 MeV·cm~2·mg~(-1)之间的单粒子翻转(SEU)截面数据。实验结果与比利时HIF、芬兰RADEF装置上测得的截面数据一致性较好,证实了北京HI-13串列加速器单粒子效应实验束流参数测量的准确性及截面数据测试的可靠性。     

双转子广角中子飞行时间谱仪中的多路数据获取和显示系统

本文介绍自行设计和建造并安装在反应堆水平孔道旁的大型热中子散射飞行时间谱仪的多路数据获取和显示系统。文中叙述了它的硬件设计和系统软件,并对标准钒样品的测试结果同国外的类似谱仪作出比较。     

质子和中子的单粒子效应等效性实验研究

通过实验方法确定了高能质子和中子引起的单粒子效应等效关系，实验中采用金箔散射法降低了质子束流强度，并利用热释光剂量计（TLD）进行质子注量的监测，采用新研制的存储器长线实时监测系统，进行了64K位至4M位的SRAM器件单粒子效应实验，确定了两种粒子引起单粒子效应等效关系。     

基于金活化片的单球谱仪研制及能谱测量

中国先进研究堆(CARR)H-8水平孔道是提供中子的实验孔道,可以提供稳定的辐射场,对于不同的中子实验,其所需的中子能谱谱形不同,准确测量中子能谱具有重要意义。为测量H-8水平孔道中子能谱,研制一种以金活化片为热中子探测器的被动式单球中子能谱仪,使用MCNP程序对10^-11～15 MeV能区的中子能量响应进行计算,并分析能量响应的合理性。在CARR堆导管大厅对单球谱仪进行测试实验,使用高纯锗探测器测量各金活化片活度,使用UGA(unfolding based on genetic algorithm)解谱程序对实验数据进行解谱计算。结果表明,导管大厅出射中子能量在10^-9～10^-6 MeV范围内,单球中子谱仪可以较为精确的给出中子能谱数据,适用于CARR堆H-8水平孔道中子能谱测量研究。     

数字信号处理器的单粒子辐照试验初步研究

介绍了高能中子对数字信号处理器TMS320P25在动态工作情况下的单粒子效应试验。通过对TMS320P25输出波形和工作电流的测量,摸索出单粒子对该器件的影响规律,并给出了分析结果、试验数据和测量方法。     

Flash型FPGA的单粒子效应测试系统研制

研制了一套Flash型FPGA的单粒子效应测试系统,其具有片上SRAM/Flash ROM单粒子翻转效应测试、D触发器单粒子效应测试、锁相环与时钟网络单粒子瞬态效应测试、单粒子瞬态脉冲宽度测试等功能。本文介绍了该系统的测试原理和软硬件实现方法。     

光电耦合器的单粒子瞬态脉冲效应研究

利用脉冲激光模拟单粒子效应实验装置研究光电耦合器HCPL-5231和HP6N134的单粒子瞬态脉冲(SET)效应.实验获得了相关器件的单粒子瞬态脉冲波形参数与等效LET的关系,并甄别出器件SET效应的敏感位置,初步分析了SET效应产生的机理.利用脉冲激光测试了光电耦合器的SET宽度与等效LET的关系,并尝试测试了两种光电耦合器的SET效应的截面,其中,HCPL-5231的实验结果与其他文献利用重离子加速器得到的数据符合较好,验证了脉冲激光测试器件单粒子效应的有效性.     

串列升级工程质子束流输运系统完成测试及鉴定

正2017年11月串列加速器升级工程质子束流输运系统完成了测试,并顺利通过中核集团科技与信息化部组织的科技成果鉴定。质子束流输运系统由5条质子束流线组成,是串列升级工程的重要组成部分,将100 MeV紧凑型回旋加速器产生的质子输运到在线同位素分离系统、同位素研制、中子靶、单粒子效应等不同的靶站上,可开展中子物理、核数据测量、质子辐照效应、同位素生产、核医学等多方面的研究,图1、2分别显示了该系统中南向和北向质子束流输运线。该系统在2017年11月通过了由清华大学、北京大学、华中科技大学、中国科学院高能物     

磁质子反冲谱仪磁分析器的设计与谱仪性能研究

设计一种用于紧凑型磁质子反冲(magnetic proton recoil,MPR)谱仪的小型单聚焦磁分析器,用钕铁硼二级永磁铁作分析磁铁,焦平面探测器为CR39。用实际磁铁的磁场分布数据和带电粒子输运程序分析磁分析器的性能,并用Pu-239α源实验标定。结合粒子输运程序的结算和蒙特卡罗模拟,研究了MPR谱仪的整体性能。结果表明:磁分析器能对3.5-8.5MeV范围内的质子和α粒子进行动量分析,有良好的动量色散和径向聚焦能力,符合紧凑型MPR谱仪的设计要求;对14MeV的DT聚变中子,谱仪有4%的能量分辨率和10-8的探测效率。     

中子散射谱仪的计算机测控系统的设计与调试

中子散射谱仪计算机测控系统的研究初步实现了中子散射谱仪4个主要部件:样品台、探测器、单色器和准直器的运动控制,进行了现场控制实验,包括步进电机、伺服电机的控制及光栅编码器的数据获取,控制精度达到实验所需精度的要求,特别是对重达数吨的样品台的精确位置控制,实现了较     

静态随机存取存储器辐射效应测试系统的研制

由于空间辐射效应会导致SRAM器件单粒子翻转、单粒子锁定等现象的产生。文中介绍了SRAM辐射效应测试装置的硬件、软件构成及有关测试技术。通过对SRAM芯片电流的检测、断电保护,解决了在SRAM实验过程中SRAM芯片的损坏问题,利用该装置在不同的辐射实验源上对SRAM进行辐射效应实验研究,获得了预期的实验数据。为星载计算机系统存储器的运行寿命评估及加固设计提供重要参考依据。     

CSNS多丝正比室读出电子学

中国散裂中子源(China Spallation Neutron Source,CSNS)中的多功能反射谱仪采用二维多丝正比室探测器(Multi-Wire Proportional Chamber,MWPC)来获取入射中子的位置信息。本文介绍了一种结构简单的MWPC位置读出方法。该方法采用挪威IDEAS公司的64通道电荷灵敏专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit,ASIC)VA64tap2.1,克服了传统方法硬件复杂、功耗大、成本高的缺点。另外,系统可通过测量阳极电荷量区分中子和γ射线,提高测量精度。在现有条件下对读出系统进行测试,测试结果表明:系统能完成读出任务,且所选ASIC芯片功耗低(每通道0.3 m W)、噪声小(0.35 f C)、动态范围大(-200–+160 f C)、集成度高(单片64通道),可用于MWPC探测器的位置读出。     

中国先进研究堆中子织构谱仪二维位置灵敏探测器数据分析与处理方法

中子织构谱仪在航空航天、交通、核工业等领域关键材料的织构研究中具有独特的优势。为了提升探测效率，中国先进研究堆中子织构谱仪在2020—2021年进行了升级改造，将探测系统从单个³He计数管升级为大尺寸二维位置灵敏探测器。本研究针对中国先进研究堆中子织构谱仪升级后的实验测量数据，提出了从二维位置灵敏探测器获得的衍射中子计数到织构极图转换的数据处理与分析方法，并基于该方法使用Python语言开发了中子织构数据处理和分析软件系统，对实际测量数据的应用验证了该软件系统的可靠性。该系统实现了二维位置灵敏探测器数据到极图数据的转换和极图绘制，满足了中子织构谱仪升级后的功能需求。