保偏光纤电离辐射效应研究

本文从光纤陀螺中主要部件保偏光纤空间应用的角度出发,利用60Co辐照源模拟空间辐照,对保偏光纤环的电离辐射效应展开研究,基于保偏光纤在不同剂量率条件下的辐照试验,探索保偏光纤随辐照剂量的变化规律。实验结果表明,累积剂量和剂量率为63Gy与0.01Gy/s、32Gy与0.02Gy/s、326Gy与0.0835Gy/s的光纤损耗分别增加1.0dB、0.55dB和5.8dB,也即保偏光纤损耗随总剂量与剂量率增大。理论分析得到的光纤辐照损耗与剂量率的关系与试验数据相吻合。本文结果可为保偏光纤电离辐射效应的地面试验提供参考。     

双包层紫外光纤伽马辐照效应实验研究

双包层大芯径紫外石英光纤具有高的传输效率和耐辐照性,在核辐射场信号传输与测量中有良好的应用前景。但在核辐射场中,光纤受辐照会产生发光和诱导损耗,影响测量精度和准确度。为此,建立了光纤辐照损耗和发光光谱测量系统及方法,对芯径为0.2、0.4和0.6mm石英光纤在辐照剂量率为0.053 6Gy/s的稳态60 Co伽马射线源上进行了测量。实验结果表明:芯径越大,光纤辐照产生的附加损耗越小;辐照附加损耗并非与总剂量呈正比,随着辐照时间和总剂量的增加,损耗值增量逐渐减小;发光和损耗与光的波长有关,短波区光纤发光强度和损耗较长波区大;实验测量得到了0.6mm光纤在300~600nm的发光光谱,发光强度约为10~(-13)W·s/(Gy·m);相同时间内,不同波长辐照恢复效果不同,长波长损耗小,较快恢复到辐照前光纤传输效率,而短波长损耗大,恢复较慢。     

双极运算放大器LM158电离总剂量与重离子协同辐射效应研究

为研究双极运算放大器电离总剂量与单粒子瞬态的协同效应,选取双极运算放大器LM158分别在高剂量率0.1 Gy·s?1(Si)和低剂量率1×10?4 Gy·s?1(Si)条件下进行60Coγ射线辐照试验,累积电离总剂量至1000 Gy(Si)后,再进行重离子类型为钽(Ta)离子的协同辐照试验.试验结果表明:电离总剂量会导...     

LM118J-8和OP07运算放大器电路抗γ辐射实时模拟研究

利用60Coγ射线模拟空间环境辐射,对卫星电源控制器中LM118J-8和OP07两种运算放大器电路进行剂量率为0.06和0.22 Gy(Si)/s,总剂量为3000 Gy(Si)辐射的实时在线研究.结果表明:随辐射剂量增加,OP07电路的输出电压在低剂量100 Gy(Si)时就有明显变化,而LM118J-8电路的输出电压在辐射剂量高于900 Gy(Si)时出现明显变化.LM118J-8运算放大器的抗辐射性能优于OP07放大器.引起LM118J-8、OP07性能退化、功能失效的主要原因是辐射感生了界面态.     

γ吸收剂量率在线探测用硅光电池的电学性能研究

建立了一种γ吸收剂量率实时在线测量系统,研究了半导体硅光电池BBZSGD-4辐射光生电流和γ吸收剂量率之间的关系,并对其耐辐照性能进行了研究。60 Coγ辐照实验表明:半导体硅光电池BBZSGD-4对60 Co的γ射线有较好的响应,其辐射光生电流与吸收剂量率的关系呈线性规律。当吸收剂量率为94.54Gy/min时,辐射光生电流可达1.26μA。在吸收剂量率为50Gy/min时,辐射光生电流随总吸收剂量的增加呈指数下降,总吸收剂量为5 445.8Gy时,其辐射光生电流衰减1%。半导体硅光电池BBZSGD-4具有作为实时在线低吸收剂量率探测器的潜力。     

瞬态闭锁试验在0.13 μm大规模集成电路中引起的潜在损伤

瞬态剂量率辐射试验会引起集成电路发生损伤或失效,其原因至少有两种：闭锁大电流引起的电路内部金属互连熔融;累积电离总剂量引起的氧化层电荷造成阈值电压偏移。本文以一种0.13 μm体硅CMOS处理器为对象,研究了瞬态剂量率和稳态电离总剂量辐射效应规律。结果表明：瞬态剂量率闭锁效应对处理器造成了显著的潜在损伤,导致其总剂量失效阈值从1 030 Gy(Si)降低至600 Gy(Si)。研究结论对于大规模集成电路的可靠性评估和指导辐射加固设计有重要参考意义。     

瞬态闭锁试验在0.13μm大规模集成电路中引起的潜在损伤

瞬态剂量率辐射试验会引起集成电路发生损伤或失效,其原因至少有两种:闭锁大电流引起的电路内部金属互连熔融;累积电离总剂量引起的氧化层电荷造成阈值电压偏移。本文以一种0.13μm体硅CMOS处理器为对象,研究了瞬态剂量率和稳态电离总剂量辐射效应规律。结果表明:瞬态剂量率闭锁效应对处理器造成了显著的潜在损伤,导致其总剂量失效阈值从1 030 Gy(Si)降低至600 Gy(Si)。研究结论对于大规模集成电路的可靠性评估和指导辐射加固设计有重要参考意义。     

空间低剂量率辐射感生漏电流预估方法研究

本文给出了一种预估CMOS器件辐照感生漏电流的总剂量辐射响应模型,并利用模型计算了非加固C4007B和加固CC4007RH NMOS器件受不同γ射线剂量率辐射下的总剂量效应.研究结果表明,在实验室选用任意一特定剂量率进行辐射实验和室温退火,利用给定的模型可以预估其它剂量率辐射下的总剂量效应,并给出了CC4007RH和C4007B器件空间低剂量率(1×10-4-1×10-2 rad/s)环境下的漏电流的预估结果.     

稳态总剂量效应(TID)试验剂量率选择的研究

通过调研分析,发现ESA/SCC 22900和MIL-STD-883G方法1019.7在剂量率的选择等方面存在较大差异。针对美国宇航局NASA发布的TID试验报告中总剂量及其对应的剂量率值进行统计分析,了解到不同工艺器件进行TID试验时采取多步骤辐射,辐射过程中所选择的剂量率几乎均小于1rad(Si)/s,且剂量率随总剂量不断改变。当总剂量低于30krad(Si)时,曲线分布没有规律,随机性较大;当总剂量大于30krad(Si)时,剂量率随总剂量的增加而增加,但不满足线性关系。针对不同剂量率辐射后器件失效机理的分析研究,得出器件在低剂量率辐射下失效的主要原因是界面态,而在高剂量率辐射失效的主要原因是辐射感生氧化物陷阱电荷。     

质子辐射环境下PNP输入双极运算放大器辐照效应与退火特性

对不同偏置下的PNP输入双极运算放大器在3、10 MeV两种质子能量下的辐照效应进行了研究,并将质子辐射损伤效应与0.5Gy(Si)/s剂量率60 Coγ射线辐射损伤效应进行了比较,以探究质子和γ射线产生的辐射损伤之间的对应关系。结果表明,运放LM837对γ射线的敏感程度较10 MeV质子和3 MeV质子的小,然而其室温退火后的后损伤效应却更严重;相同等效总剂量条件下,10 MeV质子造成的损伤较3 MeV质子的高;质子辐射中器件的偏置条件对损伤影响不大。     

30%TBP-煤油-HNO3体系的α辐解行为Ⅱ.溶剂辐解生成羰基化合物的规律

以分光光度法研究了²³⁸Pu 为α源的30%TBP-煤油-HNO₃体系辐解产物羰基化合物的生成规律,考察了还原反萃、酸碱洗涤、钚浓度等工艺条件对羰基化合物分析的影响。研究表明：羰基化合物生成量随着α辐照剂量率以及吸收剂量的增加而增大,在剂量率73.7 Gy/min、吸收剂量5×10⁵ Gy时,羰基化合物浓度达到0.039 mol/L;吸收剂量在10⁵ Gy以上时,α辐照产生的羰基化合物生产量明显高于γ辐照;不同稀释剂对羰基化合物生成量影响不明显。     

TEPC中子和γ分辨技术研究

混合辐射场中子剂量、剂量当量的测量需进行中子、γ分辨。依据各种辐射沉积线能的不同,组织等效正比计数器（TEPC）具有一定的中子、γ分辨能力。本文采用自制的圆柱形TEPC在5SDH-2加速器单能中子辐射场进行了微剂量谱测量,对其中子、γ分辨技术进行了探讨分析。采用¹³⁷Cs纯γ辐射微剂量谱匹配法,在²⁵²Cf、²⁴¹Am-Be中子辐射场进行了中子、γ分辨研究。分辨后的中子剂量当量与约定真值一致性较好,表明TEPC用于中子、γ混合辐射场的吸收剂量、剂量当量测量是可行的。     

Measurement and Simulation of TEPC Microdosimetric Spectra in Gamma Radiation Field

According to the different characteristics of microdosimetric spectra measured by tissue equivalent proportional counter (TEPC), the neutron dose equivalent and γ dose equivalent could be distinguished in a unknown neutron and γ mixed radiation field. In order to discriminate the γ radiation dose equivalent from the total value,the pure γ microdosimetric spectra was measured in ⁶⁰Co、¹³⁷Cs radionuclide radiation field with TEPC. TEPC microdosimetric spectra in a series of monoenergy γ radiation field were simulated by FLUKA code. All the γ radiation microdosimetric spectra, including measured spectrum in ⁶⁰Co、¹³⁷Cs radiation field and that of simulation spectrum by FLUKA code, reveal a trait that the linear energy of γ radiation is basically lower than 10 keV/μm. This trait is the very foundation to discriminate the γ radiation from the mixed radiation.     

低剂量氚水β射线对人体外周血淋巴细胞染色体的影响

通过染色体非稳定性畸变来研究低剂量氚水β射线的生物效应。将人体外周血与氚水混合培养24h和48h,共培养72h后获细胞得到与氚水作用后染色体畸变的频率并与相同剂量下⁶⁰Co γ射线的细胞效应对比。将实验结果进行回归方程拟合,得到HTO β射线的最佳回归方程Y=（0.001±0.004）+（0.062±0.018）D+（0.053±0.010）D²（n=3,r²= 0.995,P<0.01）;通过比较HTO与γ射线的最佳回归方程可知,方程系数的主要区别在b值,提示在低剂量的情况下β射线诱发畸变的能力更强。将⁶⁰Co γ射线作为参考可得HTO β射线的相对生物效能（RBE）最大值出现在0.06 Gy,为2.17,RBE值随着剂量的增大而减小。     

Effect of Ionizing Radiation on Gunn Diode Amplifiers

X-band Gunn diode amplifiers have been tested while exposed to pulsed ionizing radiation. Peak photo currents induced vary as the .65 power of the dose rate, as had been found for oscillator diodes. The principal effect is a transient loss of gain, with the recovery time less than 400 ns for dose rates up to 5×1010 rad (Si)/s. The dependence of gain on dose rate agrees very well with a calculation based on the change in electric field distribution caused by radiation-induced excess carriers. A permanent failure mode was also observed at the maximum operating voltage and dose rate.     

Effect of ionizing radiation on in situ Raman scattering andphotoluminescence of silica optical fibers

Raman fiber optic chemical sensors provide remote in situ characterization capability. One application of Raman fiber optic chemical sensors is the characterization of the contents of nuclear waste tanks. In these tanks it is expected that approximately 20 meters of optical fiber will be exposed to radiation levels between 100 and 1000 rads/hour. In support of this work two silica optical fiber types (one a communications grade fiber and the other nominally radiation resistant) have been tested at the radiation levels expected in the tanks. Luminescence and Raman scattering measurements have been performed in situ with 488-nm excitation on two types of silica optical fiber exposed to a constant low to moderate dose rate of gamma radiation of 880 rads(Si)/hour from a ⁶⁰Co source for a total dose of greater than 45 krads. The nominally radiation-resistant fiber was also excited with 514.5-nm and near-infrared 830-nm laser radiation. The rate of the silica Raman signal decrease is more than three times greater for the visible excitation wavelengths than for the 830-nm excitation for the radiation resistant fiber. The behavior of the 650-nm photoluminescence line upon irradiation was different for the two fibers studied, both in terms of the shift of the 650-nm line and rate of increase of the normalized photoluminescence intensity. In all cases the photoluminescence from the fibers was less than the Raman intensity. No radioluminescence was observed in either fiber. The radiation resistant fiber exhibited photobleaching effects on the Raman transmission when photoannealed with 488-nm laser light     

30%TBP-煤油-HNO3体系的α辐解行为Ⅰ.溶剂辐解生成DBP/MBP的规律

用气相色谱法研究了²³⁸Pu为α源的30%TBP-煤油-HNO₃体系的辐解产物DBP和MBP的生成情况,研究了反萃剂、反萃条件和钚等因素对DBP/MBP分析的影响,考察了辐照累积剂量、剂量率和稀释剂等因素对DBP和MBP生成量的影响。结果表明：DBP和MBP生成量随吸收剂量、剂量率的增加而增大;在剂量率73.7Gy/min、累积剂量5×10⁵Gy时,DBP浓度达到7.09×10^-2mol/L,MBP浓度达到9.84×10^-3mol/L;在吸收剂量5×10⁵Gy时,加氢煤油、正十二烷和特种煤油中的DBP生成量分别为4.45×10^-2、4.44×10^-2 、4.35×10^-2mol/L,MBP生成量为3.52×10^-3、3.50×10^-3、3.52×10^-3mol/L,在吸收剂量5×10⁵Gy时,三种稀释剂的DBP和MBP的生成量近似相等;在吸收剂量5×10⁴Gy时,α辐照的DBP和MBP的生成量分别为5.57×10^-2mol/L和5.10×10^-3mol/L,对应的γ辐照的为2.50 ×10^-3mol/L和3.14×10^-4mol/L,α辐照产生的DBP和MBP的生成量明显大于γ辐照的。