从单粒子效应的地面模拟评价兰州重离子加速器

宇航器件的单粒子效应是威胁航天器安全的重要因素之一，利用加速器的地面模拟是研究单粒子效应的主要手段。从单粒子效应模拟研究对加速器的基本要求出发，论证了兰州重离子加速器在单粒子效应研究中的重要地位。     

重离子单粒子效应实验研究

在HI—l3串列加速器上建立了对微电子器件进行单粒子效应模拟实验的辐照和检测技术。利用该Q3D磁谱仪获得种类和能量单一、强度分布均匀且足够弱的重离子辐照源，利用散射室内的半导体探测器和焦面上的位置灵敏半导体探测器监测辐照离子。用该装置和技术测量了在8个传能线密度(LET)值的重离子辐照下引起的几个存储器器件的单粒子翻转（SEI）截面o(L)。从测得的o(L)——LET曲线，结合空间重离子和质子辐照环境模型以及离子与微电子器件相互作用模型计算，预言了器件在空间的单粒子翻转率。     

重离子加速器地面模拟单粒子效应

宇宙射线中的高能离子与物质相互作用，沿其路径将产生高密度的电离原子和电子的等离子体，通常它们通过再复合而消失。但在半导体器件中，在Ｐ－ｎ结局部电场的作用下，可以将电子和空穴在他们完全复合之前把他们分开，于是产生一个电流脉冲。如果被收集的电荷大于电路状...     

质子和中子引起的单粒子效应及其等效关系理论模拟

根据器件几何尺寸、掺杂浓度、偏压等因素确定灵敏体积和临界电荷,从而提出单粒子效应的物理模型。考虑了质子和中子在硅中的弹性散射、非弹性散射、两体反应、多体反应以及质子的库仑散射等所有相互作用类型,采用蒙特卡罗方法模拟跟踪入射粒子与核的相互作用以及各种次级带是粒子和反冲核的能量沉积过程。采用Ziegler的拟合公式精确计算质子、a粒子、氚核、反冲核等带电离子的能量沉积。根据模拟结果确定了两种粒子引起的单粒子效应等效系数,并将模拟结果与实验数据进行了对比。     

空间单粒子效应加速器模拟试验技术及应用

空间环境中存在大量的高能粒子,单个高能粒子穿过航天器壳体轰击到电子器件,引发器件逻辑状态翻转、功能异常等单粒子效应,进而影响航天器的可靠运行和任务达成。基于地面加速器辐照试验模拟空间单粒子效应是评估电子器件在空间应用时发生单粒子错误风险的重要手段,只有其抗单粒子效应的指标符合宇航应用要求的器件才能在航天器中使用。航天器面临的空间辐射粒子主要是重离子和质子,它们诱发的单粒子效应也最为显著。开展宇航器件单粒子效应地面模拟试验主要依托重离子加速器和质子加速器,为满足单粒子试验需求,需要研发大面积束流扩束及均匀化、高精度束流快速诊断等技术,以及满足大批量试验任务需求的高效试验终端,重点介绍中国原子能科学研究院的基于加速器的重离子单粒子效应模拟试验技术、质子单粒子效应模拟试验技术和用于器件辐射损伤敏感区识别的重离子微束技术,以及上述技术在宇航器件单粒子效应风险评估中的应用。     

SRAM单粒子效应监测平台的设计

SRAM单粒子效应监测平台用于兰州重离子加速器(HIRFL)辐照终端开展单粒子效应实验,采用"承载子板-主控制板-上位机"结构.简要分析了SRAM单粒子效应产生机理,详细描述了该平台的硬件系统、软件系统和性能指标.重离子辐照实验中,该平台多次检测到IDT71256发生单粒子翻转和单粒子闩锁,实验结果与理论分析的结论基本一致.     

加速器单粒子效应样品温度测控系统研制及实验应用

为满足国内半导体器件单粒子效应(SEE)截面与温度的关系研究需求,本文基于北京HI-13串列加速器SEE辐照实验终端研制了样品温度测控系统,实现了90~450K范围内实验样品温度的测量和控制,系统控制精度好于±1K。为验证系统可靠性,使用该系统研究了SRAM单粒子翻转(SEU)截面随温度的变化关系,在215~353 K范围内测量了SRAM翻转截面随温度的变化曲线。结果表明,SRAM SEU截面随温度的升高而增加,与理论预期结果一致。     

重离子单粒子翻转截面与γ累积剂量的关系研究

应用^252Cf源和^60Coγ源进行单粒子翻转斋与γ累积剂量的关系研究，实验结果表明，静态加电和不加电状态下，γ累积剂量对单粒子翻转截面的影响不大，无明显的规律。动态测量状态下，在存储单元中写入相同数据时，器件的单粒子翻转截面随累积剂量的增加而增大。在实验中把存储单元中的数据相反，会使器件的单粒子翻转截面水经^60Coγ源辐照时的水平，甚至更低，从而抵消了累积剂量对单粒子翻转截面的影响。     

CMOS图像传感器单粒子效应及加固技术研究进展

互补金属氧化物半导体(Complementary Metal Oxide Semiconductor,CMOS)图像传感器(CMOS Image Sensor,CIS)在空间应用时会受到单个粒子辐照影响,这通常会导致CIS采集图像出现异常,严重时会导致器件功能失效。本文从不同粒子的角度:重离子、质子、电子和中子,从CIS容易发生的单粒子效应类型:单粒子瞬态(Single Event Transient,SET)、单粒子翻转(Single Event Upset,SEU)、单粒子闩锁(Single Event Latchup,SEL)、单粒子功能中断(Single Event Functional Interrupt,SEFI)等方面综述了CIS单粒子效应研究进展。简要介绍了CIS单粒子效应加固技术研究进展。分析总结了目前CIS单粒子效应及加固技术中亟待解决的问题,为今后深入开展相关研究提供理论参考。     

单粒子效应模拟实验研究

单粒子效应是卫星抗辐射加固研究的主要对象之一。文章重点介绍了所建立的模拟实验测量系统、装置和研究方法，提出了二次翻转问题及其修正公式，以及器件的高能质子和１４ＭｅＶ中子单粒子效应的规律相似性，指出今后需重点研究的问题是高能质子及其与１４ＭｅＶ中子等效研究，及对单粒子效应的评估。     

北京正负电子对撞机次级束模拟质子单粒子效应分析

首次从利用高能电子打靶产生的质子进行半导体器件的单粒子效应实验研究的角度分析了北京正负电子对撞机次级束中的质子的能量范围和产额,计算了３种途径下高能电子拓靶产生的质子的能量范围,估算反应截面。     

重离子辐射对喹乙醇的作用

研究重离子＾１２Ｃ＾６＋（１．６５６×１０＾４Ｇｙ）、＾１６Ｏ＾５＋（１．５８５×１０＾７Ｇｙ）对喹乙醇的作用,结果表明：两种重离子辐射后１５％以上的喹乙醇结构发生了改变,２６６ｎｍ,３８２ｎｍ二处特征吸收峰随其含量的下降而变平,产生多种辐射产物,重离子辐射后的喹乙醇抗菌作用明显增强。     

兰州重离子研究装置（HIRFL）感生放射性剂量率的测量

本文报道兰州重离子研究装置（ＨＩＲＦＬ）实验终端钢筒表面和实验靶处的感生放射性外照射剂量率测量的方法和结果，分析了感生放射性剂量率的衰减规律。根据实测数据评估了操作人员所受的外照射剂量，并提出了为降低操作人员受照剂量而采取的防护措施。     

IDT7164在^40Ar束流中的单粒子效应

在氩束流中，测试了ＩＤＴ７１６４芯片的单粒子事件翻转效应，记录了不同程序运行中的实验结果，由此计算了芯片的截面。     

人肝癌细胞受重离子照射后的微核及存活的动态观察

研究了２５ＭｅＶ／ｕ＾４０Ａｒ＾１４＋辐照人肝癌细胞ＳＭＭＣ－７７２１的微核及存活的动态变化，结果表明：单次照射与分次照射的微核率随时间的变化规律没有明显区别。受辐照肝癌细胞的生长明显低于对照，而且随培养时间的延长，癌细胞的存活数表现出衰减趋势，微核率与细胞存活数关系的动态变化为负相关性。０．６８、６．８和６８Ｇｙ辐照的细胞，培养２４ｈ的微核率比培养９６ｈ的微核率低，培养２４ｈ和４８ｈ的肝癌细胞的     

300keV Xe~(2 )离子束诱导的金属/硅界面反应

采用RBS分析方法,研究了宽温区(LNT—400℃)下Xe~(2 )离子束诱导引起的金属/硅界面反应,得到多种硅化物单相或双相生长层,讨论了化学驱动力和辐射增强扩散效应。     

电子束作用下聚氨酯泡沫塑料的辐射降解机理

讨论了经电子束作用后聚醚聚氨酯泡沫塑料的辐射降解规律。采用热分析（DTG）和气相色谱（GC）技术研究了材料经辐照后其化学结构和微观相分离的改变以及辐解产物的种类和生成量，并根据实验结果推断了材料的辐射降解机理。     

Freeman离子源~(11)B离子比的提高

为了提高电子温度,对Freeman源电子反射屏与弧放电室的结构作了改进,使~(11)B离子比达到40%左右。     

~(60)Coγ线连续照射小鼠诱发的显性致死性突变

本文介绍了成年雌性和雄性NIH小鼠分别接受~(60)Coγ线连续照射诱发卵母细胞和精细胞显性致死突变的结果。二种小鼠布放在4.3克镭当量的钴源室内,连续照射10天,雌鼠接受的累积剂量分别为0.396、0.506、0.836、1.232、2.024Gy,诱发植入前丢失数为1.2220、0.8095、1.4783、2.2308、3.7143;雄鼠接受的累积剂量分别为0.462,0.594,0.968,1.628,2.552Gy,诱发植入前丢失数为0.0345、0.0690,1.1379、2.1538、2.2308。实验结果表明:卵母细胞和精细胞的植入前丢失数与剂量之间均为线性关系,两斜率之比为1.66。说明在相同照射条件下,诱发卵母细胞突变率比精细胞敏感1.66倍。