三种聚合物光纤γ射线辐照光谱特性实验研究

分析了聚合物光纤在辐照环境下的物理化学变化，实验研究了聚甲基丙烯酸甲脂（PMMA）.聚碳酸脂（PC）、聚苯乙烯（PS）三种光纤在不同剂量的γ射线辐照下的辐照损伤效应，测量了三种聚合物光纤在可见光波段的辐照光谱。测量结果表明，光纤的辐照损伤和恢复都有波长相关性，在0.1kGy和1kGy辐照剂量时，三种光纤的透过率光谱趋势类似，整个可见光波段透过率光谱都较平坦；在5kGy和10kGy辐照剂量时，测得的辐照光谱在不同波长段出现峰值，辐照剂量越高剂量率越大，光谱的峰值效果越明显，透过率起伏越多，透过率峰值也向长波段偏移     

聚苯乙烯塑料光纤辐照特性的实验研究

分析了聚合物受辐照后发生物理化学变化的机理 ,实验研究了聚苯乙烯 (PS)光纤在不同剂量的 γ射线辐照下光传输性能的变化以及其恢复特性。实验结果表明 ,在各种辐照剂量下 ,光透过率有不同程度的下降 ;在 10 3Gy以下 ,辐照造成的光损伤经过一段时间基本可以恢复 ;在更高剂量下 (超过 5× 10 3Gy) ,辐照对光纤造成了永久损伤 ,经过很长时间也只能恢复一部分。与聚甲基丙烯酸甲脂 (PMMA)光纤辐照实验结果相比 ,发现 PS光纤显然比 PMMA光纤的抗辐照特性要好。     

γ射线辐照对中波HgCdTe光导器件性能的影响

对中波ＨｇＣｄＴｅ光电导器件用不同剂量的γ射线进行辐照，测量了其辐照前后的响应光谱、体电阻和响应率、探测率的变化，实验发现γ辐照使其峰值波长和截止波长向短波方向稍许移动；器件体电阻上升；而其响应率和探测率都有不同程度的改善。     

Pt/HgInTe肖特基红外探测器的抗辐照特性

碲铟汞Hg3In2Te6是(In2Te3)X-(Hg3Te3)1-X(X=0.5)的化合物,被称为缺陷相化合物.为了研究γ辐照对碲铟汞肖特基红外探测器的影响,首先运用直流平面磁控溅射技术在单晶HgInTe表面形成了Pt/Hg3In2Te6接触,然后对HgInTe晶片及其制作的Pt/HgInTe肖特基器件用不同剂量的γ射线进行辐照,利用I-V测试仪对其辐照前后的I-V特性进行测量,得到了辐照前后的反向漏电流,利用傅里叶红外光谱仪对辐照前后的响应光谱进行了对比,发现在短波方向响应光谱随辐照剂量的增大明显下降,但辐照剂量对于峰值波长的位置和截止波长的位置基本上没有明显影响,同时对辐照前后器件的探测率进行了对比,发现探测率随着辐照剂量的增大有所下降,但下降幅度和器件本身性能有关.最后对γ辐照引起探测器性能变化的辐照损伤机制进行了探讨,认为HgInTe在辐照剂量达到1×108 rad(Si)时,其性能也没有数量级的变化,具有很好的抗辐照特性.     

石英光纤受辐照后的透过率研究

阐述了石英光纤的白光及几种单色光的辐照实验,发现了在中低剂量时光纤的透过率在辐照后有升高的迹象,另发现光纤近红外波段透过率对辐照产生响应的一些特点。对光纤的受辐照结果进行了分析,得到了一些有益的结论。     

GaAs/AlGaAs多量子阱红外探测器的γ辐照研究

本文报道了γ射线辐照对量子阱红外探测器性能的影响。γ射线的辐射剂量分别为１ｍｒａｄ、６ｍｒａｄ、１６ｍｒａｄ。测量了器件在不同γ辐照剂量下的光谱响应、暗电汉、黑体响应率。通过对实验结果的分析,暗电流和黑体响应率随γ辐照剂量增加而递减,表明探测器的性能随γ射线辐照剂量的增加而逐步衰减。     

γ射线导致的光子暗化对掺镱光纤激光器效率的影响

γ射线等高能射线会使掺镱光纤产生暗化效应,降低掺镱光纤激光器长时间运行的可靠性。测量了γ射线辐照总剂量对大模场掺镱光纤的损耗特性,结果表明,待测光纤损耗随辐照总剂量线性增大。基于辐照导致的损耗的测量结果和速率方程模型,研究了辐照损耗产生后具有不同结构参数的激光器的效率变化。结果显示,仅考虑辐照损耗效应时,976nm泵浦的光纤放大器对辐照附加损耗的敏感性最低;待测光纤最优信号光的中心波长为1070nm,但是在1060~1100nm范围内最小与最大效率仅相差2%。本研究从掺镱光纤激光器系统层面开展探索研究,为后续激光器的设计和实际应用提供了参考。     

低红外发射率TiO2/Ag/TiO2纳米多层膜研究

利用磁控溅射在玻璃衬底上制备了具有良好的光谱选择性透过率的TiO2/Ag/TiO2纳米多层膜.通过用X射线衍射、扫描电子显微镜、UV-VIS-NIR分光光度计、傅里叶红外光谱仪对样品进行表征,优化了薄膜的制备工艺,研究了多层膜的光学特性.结果表明,当Ag膜的厚度为12nm时,多层膜具有高的可见光透过率和优良的导电性能.样品在555nm波长处的透过率最高达93.5%,红外波段平均反射率为90%左右,8μm～14μm波段红外发射率ε＜0.2.Ag层厚度的增加使可见光高透过率波段变窄,透过率下降.内层及外层TiO2厚度的变化引起薄膜可见光透过峰的位置及强度发生变化,外层的影响高于内层.     

脉冲γ射线对光纤的辐射感生损耗

研究了光纤受射线辐照响应机制,计算了光纤对射线吸收率、效应截面、Compton电子的能通量及角度分布;提出了瞬态辐射感生损耗的测量方法,采用波长分别为405、660、850、1 310、1 550 nm的模拟宽带光纤传输系统,设计了瞬态辐射感生损耗的实验测量系统。在平均光子能量0.3 MeV、剂量率2.03107 Gy/s和平均光子能量1.0 MeV、剂量率5.32109 Gy/s的两种脉冲射线辐照条件下,获得了4种光纤瞬态辐射感生损耗与剂量的关系、永久性感生损耗的谱分布和折射率变化结果:（1）脉冲射线对光纤的瞬态辐射感生损耗随探测波长在近红外到可见光范围内的减小而增大;（2）在相同辐照条件下,多模光纤的瞬态辐射感生损耗稍大于单模光纤;（3）辐射致光纤折射率降低;（4）在一定剂量范围内,多模光纤瞬态辐射感生损耗和剂量呈近似线性关系。研究表明,射线导致光纤基质原子产生新的色心和光纤折射率降低,色心对传输光子的共振吸收导致光纤吸收损耗增加,折射率降低导致光纤波导损耗增加,感生损耗是两种机制共同作用的结果。     

γ射线辐照引起的VO2薄膜结构和相变光学特性变化

利用剂量为35kGy-3500kGy的Co^60γ源辐照VO2薄膜,对辐照后薄膜进行XRD和激光Raman光谱测试。结果表明,较低剂量γ辐照后VO2薄膜聘较显著的晶态变差现象,而高剂量γ辐照则在薄膜中产生退火效应,使薄膜晶态较好。由此引起VO2薄膜的热致相变的光学特性、特征Raman峰的强度和位置随γ辐照剂量的增加而出现变化。根据γ射线与物质相互作用原理对γ辐照引起的以上效应进行了讨论。     

AlGaN肖特基紫外探测器的γ辐照效应

对AlGaN 肖特基紫外探测器件用不同剂量的γ射线进行辐照,测量了器件辐照前后的电流-电压特性、电容-频率曲线和响应光谱曲线的变化.实验发现γ辐照对器件的暗电流没有产生大的影响,但大剂量的辐照有使肖特基势垒高度降低的趋势.同时辐照还引起了器件的电容的频率特性的增强,并且降低了器件的响应率.这些现象可能是γ辐照在AlGaN材料中诱生了新的缺陷能级造成的.     

浮栅晶体管不同射线剂量响应特性研究

针对浮栅晶体管在不同射线下的响应差异问题,进行了⁶⁰Co-γ射线、25 MeV质子和1 MeV电子的辐照试验,研究了不同射线下浮栅晶体管的剂量响应差异。采用蒙特卡罗方法对器件灵敏区的吸收剂量进行了修正。通过中带电压分离出界面陷阱电荷,分析了不同射线下电离辐射响应差异的微观机理。研究结果表明,在等效剂量下,质子辐照后电离响应特性与⁶⁰Co-γ射线较为接近,电子辐照后响应程度略低于质子和⁶⁰Co-γ射线。对器件灵敏区的吸收剂量进行修正后,三种射线下的剂量响应特性差异降低。质子辐照后界面陷阱电荷数量多于⁶⁰Co-γ射线和电子射线。试验研究为浮栅晶体管辐照传感器的研制提供参考。     

γ射线辐照快速生长KDP晶体的性能

采用连续过滤快速横向生长技术,有效增大了磷酸二氢钾(KDP)晶体的Z向长度,提高了单位晶体II类元件的切片率。使用不同剂量的γ射线辐照II类晶体坯片后,测试其光学性能与抗激光损伤阈值。研究结果显示,不同剂量的γ射线辐照不会改变晶格内部的振动模式,但会降低912 cm~(-1)处的晶格振动强度;γ射线辐照诱导缺陷的种类不变,但随着辐照剂量的增大,缺陷浓度增大;晶体坯片的损伤阈值随着辐照剂量的增大而减小。     

低功率连续CO2激光诱导玻璃表面微纳结构及对其光学性能的改善

超白玻璃是一种超透明低铁钙钠玻璃,具有优越的机械、物理和光学性能,被广泛应用于制作各种光学元件以及仪器保护装置,特别是硅太阳能电池表面的封装.应用低功率连续CO2激光器在不同工艺参数条件下,对超白玻璃表面进行刻蚀诱导,通过分光光度计测量这种结构对紫外、可见光、近红外(250～1500nm)不同波段的吸收和透过率,并研究激光刻蚀参数与透过率的关系.实验表明,激光刻蚀诱导产生了微米量级的表面形貌结构,这种结构改变了材料在可见光380nm到近红外波段的光谱透过率特性.     

GaAs基HEMT力敏结构伽马辐照损伤研究

利用60Co-γ射线对设计的GaAs基HEMT力敏结构进行了不同剂量的辐照,通过对辐照前后结构的电学特性、力敏特性分析对比,得到了γ辐照对力敏结构的损伤影响.与未辐照样品相比,90 MRad剂量辐照后HEMT力敏结构的漏极电流降低了约74％,辐照剂量高于100 MRad时,样品被击穿,失去工作特性.力敏特性测试结果表明...     

脉冲激光改性金属纳米薄膜的等离子体特性

在室温环境下,实验采用Nd\:YAG光纤脉冲激光器辐照银(Ag)、铜(Cu)、铝(Al)三种光滑连续的金属薄膜,制备出了对应的三种金属纳米颗粒薄膜。通过调节激光扫描速率可以实现三种金属纳米颗粒薄膜的局域表面等离子体共振(LSPR)波长和强度的调谐。其中,Ag纳米颗粒薄膜在可见光波段的等离子体吸收峰的波长和强度均表现出较宽的调谐范围,Cu纳米颗粒薄膜在可见光波段的等离子体吸收峰的波长和强度均表现较小的调谐范围,Al纳米颗粒薄膜在紫外光波段的等离子体吸收峰窄而尖锐,且LSPR波长调谐范围也较小。与激光辐照前的三种金属薄膜相比,激光辐照后生成的三种金属纳米颗粒薄膜出现了更强的表面增强拉曼散射信号。有限差分时域仿真模拟出的样品的电场强度分布与实验得到的表面增强拉曼散射结果一致。     

不同偏置下CCD器件γ射线及质子辐射研究

电荷耦合器件(CCD)是用于空间光电系统可见光成像的图像传感器,在空间应用环境下受辐射效应作用导致CCD性能退化甚至失效。对于CCD空间辐射效应的地面模拟试验研究,辐照试验中CCD采用合适的偏置条件是分析其空间辐射损伤的必要措施。由于CCD对质子辐照导致的电离总剂量效应和位移损伤效应均非常敏感,因此针对CCD空间应用面临的电离总剂量效应和位移损伤效应威胁,开展不同辐照偏置下CCD的辐射效应及损伤机理研究。针对一款国产埋沟CCD器件,开展不同偏置条件下的γ射线和质子辐照试验,获得了CCD的暗电流、光谱响应等辐射敏感参数的电离总剂量效应,位移损伤效应退化规律以及辐照偏置对CCD辐射效应的影响机制。研究表明,γ射线辐照下CCD的偏置产生重要影响,质子辐照下没有明显的偏置效应。根据CCD结构和辐照后的退火试验结果,对CCD的辐射效应损伤机理进行分析。     

SiGe HBT与Si BJT的~(60)Co射线总剂量辐照效应比较

研究了国产结构参数近似的SiGe HBT与Si BJT在60Coγ射线辐照前和不同剂量辐照后性能的变化,并作了比较。辐照后集电极电流Ic变化很小,基极电流Ib明显增大,表明辐照后电流增益的下降主要是由于Ib的退化所导致。当辐照剂量达到10kGy(Si)时,SiGe HBT和Si BJT的最大电流增益分别下降为77%和55%,表明了SiGe HBT具有比Si BJT更好的抗γ射线辐照性能。对辐射损伤机理进行了探讨。     

MTM反熔丝单元的辐照特性研究

对MTM反熔丝单元的总剂量辐照特性进行了研究,对未编程和编程后两种状态的反熔丝单元在不同电压偏置条件下进行总剂量辐照(Co~(60)-γ射线),辐照总剂量为2 Mrad(Si)。辐照试验结果显示,未编程状态下的MTM反熔丝单元的电压-电流特性曲线基本保持不变,漏电流变化率小于10%。编程后反熔丝单元的电阻特性保持不变,并且编程电阻大小对辐照试验结果无显著影响。试验结果表明,MTM反熔丝单元的抗总剂量(Co~(60)-γ射线)辐照能力达到2 Mrad(Si)以上。     

伽马射线辐照对硅光电二极管性能的影响

研究了伽马()射线辐照对星上定标用硅光电二极管性能的影响。使用硅光电二极管分别接受20 krad(Si)、35 krad(Si)、50 krad(Si)总剂量的射线辐照,对比了器件在不同辐照剂量下暗电流及光谱响应度的变化。结果显示在35 krad(Si)以下剂量照射下,硅光电二极管暗电流及光谱响应度均未发现明显的变化,在50 krad(Si)剂量照射下,参试样品出现暗电流增加的现象,但该变化在定标器应用过程中带来的影响可以忽略。试验结果表明,参试的硅光电二极管在空间辐照环境下具有良好的稳定性及可靠性,可以作为在轨定标器可见波段探测单元备选器件。