GaAs太阳电池引入量子阱结构后抗辐射性能的变化

利用2×1.7 MV串列静电加速器提供的质子束模拟空间环境辐射,对引入量子阱GaAs太阳电池和无量子阱GaAs太阳电池进行2MeV质子注量为1×109-2×1013cm-2的辐照,通过电池Ⅰ-Ⅴ特性和光谱响应测试,研究分析了它们的辐射效应.结果表明这两种电池的Isc、Voc和Pmax的衰降幅度均随辐照注量增加而增大;而相同注量的辐照,引入量子阱GaAs太阳电池电性能衰降幅度要比无量子阱GaAs太阳电池的大.经2×1013cm-2质子辐照后,引入量子阱GaAs太阳电池光谱响应在400-1000nm整个波段有明显衰降,且长波区(900-1000 nm)的量子阱特性消失.量子阱结构的引入使GaAs太阳电池的抗辐射性能下降.     

InGaAsP器件质子位移损伤等效性研究

对基于非电离能量损耗（NIEL）的位移损伤等效性研究方法进行了讨论,计算了不同能量质子在InGaAsP材料中的NIEL。利用解析方法对库仑散射引起的NIEL进行了计算,分析了不同库仑散射模型的适用范围,并利用Monte-Carlo方法对核反应引起的NIEL进行了计算。以InGaAsP多量子阱激光二极管为研究对象,开展了4、5和8 MeV质子辐照实验,获得了激光二极管的阈值电流损伤系数。研究结果表明：实验用不同能量质子辐射环境下的阈值电流损伤系数测试结果与NIEL理论计算结果之间呈线性关系。     

辐照对稻米主要品质的影响

研究了60Co-γ射线辐照稻米(糯米、粳米、籼米)对其蛋白质、直链淀粉、总淀粉、淀粉粘度谱、胶稠度的影响.结果表明,经0.5-7 kGy剂量辐照处理的稻米,淀粉含量、胶稠度随辐照剂量的增加而显著降低,淀粉粘度谱的最高粘度、热浆粘度、冷胶粘度也随辐照剂量的增加明显下降.实验得出稻米辐照杀虫剂量应控制在3 kGy以下为宜.     

掺锗石英光纤的稳态和瞬态γ辐射效应研究

开展了掺锗石英光纤在1.0×10~(-4)~0.5Gy(Si)/s剂量率下的稳态γ辐照实验和10~6~10~9 Gy(Si)/s剂量率下的瞬态γ辐照实验。结果表明:光纤辐射感生损耗与辐照总剂量呈饱和指数关系,与色心浓度微分方程推导出的结论相一致。在辐照总剂量相同的情况下,光纤辐射感生损耗随辐照剂量率的增大而增大。辐照期间有光注入较无光注入时的光纤辐射感生损耗低,证实了光褪色效应的存在。对实验用650、850和1 310nm 3个波长,光纤辐射感生损耗随波长的增大而减小。与光纤稳态辐射感生损耗相比,光纤瞬态辐射感生损耗要大得多;光纤瞬态辐射感生损耗峰值与脉冲总剂量呈线性关系,这与饱和指数关系在低剂量下的泰勒展开近似一致。     

不同型号的星用Power MOSFET 的辐射响应特性

利用^60Co源对将应用于空间系统的两种Power MOSFET进行了不同总剂量辐照实验,并从微观氧化物陷阱电荷和界面态的辐射感生角度,对比分析了不同型号Power MOSFET器件在^60Coγ射线辐射下的总剂量效应以及辐照后100℃下退火特性,并侧重分析了总剂量实验中阈值电压和击穿电压的变化关系。为此类器件在航天系统中的应用提供了辐照数据基础和依据。     

浮栅ROM器件γ射线、X射线和中子辐射效应实验研究

本工作涉及浮栅ROM器件AT29C256的γ射线、X射线和反应堆快中子辐照实验测量。测量结果表明，浮栅ROM器件γ射线、X射线和快中子辐照效应是典型的总剂量效应。错误发生存在剂量阈值，开始出错时的错误数及错误地址不确定，错误数随辐照剂量或注量的增大而增加。     

γ辐照对枯草芽孢杆菌营养体的损伤

选用不同剂量γ射线辐照枯草芽孢杆菌营养体,分别用细胞计数、黄嘌呤氧化及脉冲场凝胶电泳法分析了辐照后的细胞存活率、胞内SOD活性及细胞DNA双链断裂水平。研究发现,随着γ辐照吸收剂量的增大,细胞存活率不断下降;SOD活性随剂量的变化无明显的规律;DNA双链断裂水平与细胞存活率密切相关,DNA的释放百分比和断裂水平值随辐照剂量增加而不断增大。结果表明：γ辐照对枯草芽孢杆菌营养体有较高的灭活能力,其损伤效果可能与SOD活性及双链断裂相关。     

Kovar封装CMOS器件X射线剂量增强效应研究

在器件的金属化层及封装等结构中，高原子序数材料在低能X射线的辐照下，会在相邻的低原子序数材料中产生剂量增强效应，从而使得器件性能严重退化。主要介绍了柯伐封装的CMOS器件，在X射线和γ射线辐照下，其辐照敏感参数阈值电压和漏电流随总剂量的变化关系。并对实验结果进行了比较，得出低能X射线辐照对器件损伤程度大于γ射线，对剂量增强效应进行了有益的探讨。     

星载DC-DC电源转换器总剂量辐射损伤效应研究

对低功率、双输出型DC-DC电源转换器⁶⁰Coγ辐照后的总剂量辐射损伤及辐照后退火效应进行研究。探讨了器件在不同负载、不同输入电压条件下输入电流I_in、正路/负路输出电压V_out、正路输出电流I_out、抑制模式下的输入电流I_inhibit等参数随总剂量、退火时间的变化关系。实验结果表明：虽然同为小功率器件（DVHF2812DF与DVTR2815DF）,但抗总剂量辐射能力有所差异,这与以往结果不同;由于氧化物正电荷的累积,在追加辐照时器件参数发生很大变化;满功率负载条件下器件的电参数随总剂量变化明显;抑制模式下输入电流可作为一评估器件抗辐射能力的敏感参数。     

石墨烯量子点对环氧树脂抗辐照性能的影响

探究高能辐照下环氧树脂损伤降解机理,以提高环氧树脂在辐照环境下的稳定性。本研究将石墨烯量子点(GQDs)作为自由基清除剂,减缓γ辐照环境下环氧树脂的降解,并研究了GQDs对环氧树脂抗辐照性能的影响机制。结果表明：经过辐照后环氧树脂力学性能下降49%,玻璃化转变温度下降4.4℃;石墨烯量子点/环氧树脂(GQDs/EP)复合材料的力学性能下降35%,玻璃化转变温度下降2.2℃;GQDs的引入使得辐照后的GQDs/EP复合材料产生的自由基含量显著低于纯树脂自由基的含量。GQDs纳米颗粒也改善了辐照前后环氧树脂的力学性能和热学稳定性。因此,GQDs纳米颗粒可以作为自由基清除剂,有效地提高环氧树脂的辐照稳定性。GQDs清除自由基机制与sp²碳域和表面的官能团有密切相关。本研究为提高环氧树脂在γ射线辐照下的稳定性提供了新的思路和方法。     

质子辐射对人恶性黑色素瘤A375细胞的DNA损伤影响研究

为研究质子辐射对人恶性黑色素瘤的杀伤效应，本研究利用北京HI-13串列加速器提供的15 MeV质子，以0、1、2、4、8 Gy剂量辐照A375细胞，以细胞克隆术和流式细胞术检测A375细胞的克隆形成率、周期阻滞及凋亡率，用免疫荧光法检测2 Gy辐照后细胞的γH2AX焦点数，并与相同条件下的γ射线辐射对比。结果表明，在1～8 Gy剂量下，随着剂量的增加，A375细胞的存活率下降，在4～8 Gy剂量下，细胞的存活率明显低于γ射线。辐照后12 h,细胞G2/M期阻滞随剂量的增加而增加，质子辐射诱导的周期阻滞强于γ射线；辐照后48 h, γ射线诱导的细胞周期阻滞已基本解除，但质子诱导的细胞周期阻滞除1 Gy外，2～8 Gy均未完全解除。辐射诱导的细胞凋亡随照射剂量的增加而增加，随着时间的延长，凋亡比例有所增加，且质子诱导的细胞凋亡率高于γ射线。辐照2 Gy后，γ射线和质子诱导的γH2AX焦点峰值均在照后1 h出现，质子辐射诱导的γH2AX焦点数和大小均高于γ射线。以上结果表明，质子辐射可有效杀伤恶性黑色素瘤A375细胞，在黑色素瘤治疗中有潜在应用价值。     

总剂量和重离子协同作用下浮栅单元错误的退火特性研究

针对25 nm商用Flash存储器,利用中国科学院新疆理化技术研究所的60Coγ射线源和兰州重离子加速器先后进行了总剂量效应和单粒子效应实验。实验中器件先辐照30 krad(Si)的γ射线,然后再辐照不同线性能量转移(Linear Energy Transfer,LET)的重离子,得到了不同条件下Flash存储器浮栅单元错误的退火特性。实验结果表明与只进行重离子辐照相比,总剂量和重离子协同作用下器件浮栅单元错误消失的比例会发生变化,且在不同LET离子的辐照下表现出相异的趋势。分析认为辐照总剂量会引起浮栅单元电荷丢失和电荷俘获,影响浮栅单元的错误退火特性。     

γ射线辐照对MgO单晶的点缺陷组态及磁性的影响

对(100)取向的MgO单晶进行了不同剂量的60Coγ射线辐照,辐照剂量从30 kGy到1 750 kGy。利用同步辐射漫散射技术以及紫外-可见吸收光谱研究了辐照样品的点缺陷情况,并将实验测量的漫散射结果与理论计算结果进行比对,以获得点缺陷组态的信息。利用超导量子干涉仪(Superconducting Quantum Interference Device,SQUID)测量了样品在不同温度下的磁性质。漫散射和吸收光谱的实验结果表明,经γ射线辐照的MgO单晶产生了阴离子弗伦克尔缺陷,并在室温下没有表现出铁磁性,只是在低温下观察到了顺磁信号,且辐照前后样品在零场冷却和加场冷却下的M-T曲线没有变化,说明阴离子空位没有导致MgO的d0铁磁性。     

不同设计参数MOS器件的射线总剂量效应

采用非加固工艺，通过设计加固手段实现具有辐射容忍性能的器件，可使器件抗辐射加固成本大为降低。本工作研究商用标准0.6μm体硅CMOS工艺下不同设计参数的MOS晶体管的γ射线总剂量辐照特性。通过对MOS器件在不同偏置情况下的总剂量辐照实验，分别对比了不同宽长比（W/L）NMOS管和PMOS管的总剂量辐照特性。研究表明，总剂量辐照引起阈值电压的漂移量对NMOS及PMOS管的W/L均不敏感；总剂量辐照引起亚阈区漏电流的增加随NMOS管W/L的减小而增加。研究结果可为抗辐射CMOS集成电路设计中晶体管参数的选择提供参考。     

偏置条件对NPN型锗硅异质结双极晶体管电离辐射效应的影响

本文研究了不同偏置条件下国产商用NPN型锗硅异质结双极晶体管(Silicon germanium hetero-junction bipolar transistors,SiGe HBTs)在60Coγ辐射环境中电离辐照响应特性和变化规律。实验结果表明,在0.8 Gy(Si)·s-1剂量率辐照下,总累积剂量达到1.1×104 Gy(Si)时,发射结反向偏置条件下60Coγ射线辐照对SiGe HBTs造成的损伤最大,零偏次之,正偏损伤最小;经过一定时间的退火后,零偏恢复程度最小,而正偏和反偏时的恢复趋势以及程度相同。分析了不同偏置状态下其电离辐照敏感参数随累积总剂量以及退火时间的变化关系,讨论了引起电参数失效的潜在机理。     

AlteraSRAM型现场可编程门阵列总剂量辐射效应

通过比较不同模块的输出波形、不同源程序的功耗电流以及输出端口的高、低电平随总剂量的变化关系,研究了AlteraSRAM型现场可编程门阵列（FPGA）器件在⁶⁰Coγ源辐照下的总剂量辐射效应。实验结果表明：器件的功能和功耗电流随总剂量的变化不同;不同模块随总剂量的变化关系相似,不同源程序的功耗电流随总剂量的变化趋势一致;总剂量辐照实验时功耗电流可作为判断器件失效的1个敏感参数。     

聚丙烯辐射效应的研究

本文研究了在不同温度下和不同介质存在时,γ射线对等规立构聚丙烯的性能与结构的影响。实验结果表明,聚丙烯的特性粘度随剂量的增加而减少,而且初始下降相当大。当在室温下空气中辐照时,聚丙烯的裂解稍占优势;真空中辐照时则能使聚丙烯的交联效率增加。若提高辐照温度,聚丙烯的凝胶点则向高剂量方向移动,在180℃下真空辐照的聚丙烯就不再产生凝胶了。X射线和红外光谱测定结果指出,聚丙烯的结晶度和等规度随辐照温度的增加而迅速下降。     

GMR薄膜抗辐照性能研究

研究了两种不同材料构成自旋阀结构的巨磁电阻(Giant magneto resistance,GMR)多层膜受质子辐照、电子辐照和γ射线辐照的影响。实验结果表明,辐照会引起磁电阻率的略微下降,但降幅均低于10%,并且GMR薄膜的矫顽力和交换场并不受辐照的影响。对比发现,GMR元件受太空环境中以质子辐射为主的影响非常小,这表明GMR元件在空间应用中具有广阔的前景。     

静态随机存储器抗总剂量辐射性能筛选在线测试系统

研制了一套SRAM总剂量辐射效应在线测试系统,该系统可同时对多个SRAM器件进行总剂量辐照效应在线测试,获得在γ辐照环境中静态功耗电流和出错数随总剂量的变化关系。进行了实际的SRAM器件辐照试验,测量得到了不同批次参数辐射响应的差异,并分析SRAM静态功耗电流和出错数受γ辐照的损伤机理。     

γ辐照后MWNTs的水溶性修饰

为开展碳纳米管的生物效应研究,多壁碳纳米管经γ辐照后与葡糖胺进行共价连接,得到水溶性较好多壁碳纳米管。拉曼光谱显示,γ辐照影响了多壁碳纳米管的表面结构,在其表面产生了一定量的缺陷。元素分析和热重分析表明,经过γ辐照后修饰的多壁碳纳米管表面连接了更多的葡糖胺,且其浓度随γ辐照剂量的增加而增加,结果导致多壁碳纳米管在水中的溶解度相比未辐照进行修饰的多壁碳纳米管有明显提高。利用γ辐照后多壁碳纳米管表面缺陷增多,为碳纳米管的修饰和进一步应用提供了新的思路。