MEMS加速度计微敏感结构的伽马辐照退化效应

抗辐射的微机电系统(MEMS)加速度计在航天飞行器和核工业中有着广泛应用。当前的研究主要集中在MEMS测控电路的抗辐射加固技术上,对MEMS微敏感结构的辐照退化机理还缺乏深入的认识。由于MEMS微敏感结构和测试电路必须工作在一起,目前研究的难点在于如何准确地辨别出MEMS敏感结构在整表中所贡献的辐照退化量占比,并基于微纳测量的方法辨析出其辐照退化机理。针对该问题,本文首先开发出了一种针对MEMS器件分部件的辐照退化测量技术,成功提取出MEMS敏感结构所产生的辐照退化量;然后采用专门制备的对照MEMS芯片和电学测试的方法来对其退化机理进行研究。测量结果发现：MEMS敏感结构的辐照退化并不来自于寄生电容层的充电效应或各类电阻参数变化效应,而主要来自于界面薄氧化层的充电效应。这些界面层俘获的电荷会对MEMS可动质量块产生一个附加的静电力从而导致MEMS加速度计的输出漂移。综上,本文基于微纳测量的手段明确推断出了MEMS敏感结构在电离辐照条件下的退化机理,为后续的MEMS器件抗辐射加固改进提供了重要的技术方向指导。     

γ射线测距中散射光子影响因素的蒙特卡罗模拟

基于散射光子的γ射线测距技术,具有测距精度高、响应速度快、可靠性高、体积小、重量轻等特点,适用于在苛刻空间环境中实现近距离高精度的高度测量。本文采用蒙特卡罗程序MCNP建立模型,模拟不同条件下散射光子的能量、强度的变化规律,分析了探测距离、源 探距离、γ射线能量、靶目标厚度以及靶目标材料的变化对反散射峰光子能量与强度的影响,得出以下结论：反散射峰光子能量与靶目标厚度（>7 cm）、靶目标材料无关,与γ射线能量、源 探距离正相关,与探测距离负相关;反散射峰光子强度与靶目标厚度（>7 cm）无关,与探测距离正相关,与γ射线能量、源 探距离、靶目标材料负相关。对于不同靶目标材料,模拟计算的反散射峰光子能量分布区间与理论计算结果一致,证实本文γ射线散射光子测距技术的仿真方法可行、结果可信。     

微机电系统加速度计辐射效应

综述了微机电系统(MEMS)加速度计辐照效应与辐照机理国内外现状,阐释了其加固技术研究的必要性。介绍了不同类型MEMS加速度计的辐射敏感性及材料的辐射退化机理、不同材料的辐射损伤表现及硅材料的辐射效应;重点分析了MEMS加速度计国内外辐照试验研究,最后给出了MEMS加速度计辐射加固研究方向的建议。     

典型电子器件中子和总剂量辐照协同损伤研究

研究了几种典型电源类电子器件的中子和总剂量辐射效应,包括单总剂量效应、单中子辐射效应、总剂量和中子分时序贯辐照效应以及中子和总剂量同时辐照效应,分析了不同辐照条件下电子器件的失效中子注量(总剂量)阈值。试验结果显示,分时序贯、同时辐照试验给出的电子器件辐照失效阈值低,而单项辐射效应试验给出的失效阈值偏高。对于该类双极工艺器件存在协同增强损伤的机理进行了分析,其主要原因在于同时辐照时,电离损伤在晶体管氧化层产生氧化物正电荷,使基区表面势增加,与此同时界面态数量增多,减少Si体内次表面载流子浓度的差异,从而使电流增益的退化加剧,增强晶体管的中子位移损伤。按照同时辐照进行试验考核,更能真实评估器件的综合抗辐射性能,研究结果对于器件抗辐射性能评估具有重要意义。