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单粒子效应辐照实验50~500 MeV准单能中子源模拟研究 被引量：2
1
作者 陈启明 郭刚 +4 位作者 韩金华 赵树勇 马旭 张峥 刘建成 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第8期1633-1639,共7页
中子引发单粒子效应会影响航空飞行器和地面核设施用电子器件的可靠性。准单能中子是研究中子单粒子效应规律和机理的重要中子源,通过开展辐照实验获取中子单粒子效应截面的能量依赖曲线,能预估器件在不同中子辐射环境中的单粒子错误率... 中子引发单粒子效应会影响航空飞行器和地面核设施用电子器件的可靠性。准单能中子是研究中子单粒子效应规律和机理的重要中子源,通过开展辐照实验获取中子单粒子效应截面的能量依赖曲线,能预估器件在不同中子辐射环境中的单粒子错误率。基于核反应理论,研究了50~500 MeV质子与锂相互作用的中子产额及中子单能峰产额,并基于SRIM程序计算了质子在1~3 MeV能损时Li靶厚度随质子能量的变化趋势。选取质子能损为2 MeV时的Li靶厚度,采用蒙特卡罗方法,模拟计算了50~500 MeV质子与Li靶核反应的次级中子产额和不同出射方向的中子能谱。研究结果表明,0°出射方向中子具有最好的单色性,且质子流强为1μA,靶厚在质子能损为2 MeV时,准单能中子注量率可达104~105 cm^(-2)·s^(-1)(距靶5 m),单能峰占比约为50%,可满足中子单粒子效应研究需求。 展开更多
关键词 单粒子效应 准单能中子 中子能谱
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用于单粒子效应辐照实验的CYCIAE-100白光中子源研究
2
作者 陈启明 鲍杰 +6 位作者 马旭 郭刚 赵树勇 张峥 韩金华 张付强 李汪田 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第12期2281-2287,共7页
中子诱发单粒子效应会影响航空飞行器和地面核设施用电子器件的可靠性。基于质子加速器打靶产生的白光中子束是研究电子器件中子单粒子效应的重要中子源。通过开展辐照实验获取器件中子单粒子效应截面或阈值等信息,能够预测器件在中子... 中子诱发单粒子效应会影响航空飞行器和地面核设施用电子器件的可靠性。基于质子加速器打靶产生的白光中子束是研究电子器件中子单粒子效应的重要中子源。通过开展辐照实验获取器件中子单粒子效应截面或阈值等信息,能够预测器件在中子辐射环境中的失效率,并为有针对性抗辐射加固提供数据支撑。中国原子能科学研究院100 MeV质子回旋加速器(CYCIAE-100)通过质子轰击W靶发生散裂反应可以产生具有连续能量的白光中子。本文基于核反应理论,采用蒙特卡罗方法模拟了100 MeV质子与W靶相互作用产生的中子的产额、能谱和角分布,模拟结果表明,平均1个100 MeV质子可以产生0.33个中子;中子能量范围为0~100 MeV,且随着能量的增加中子注量先增加后减小,峰值在1 MeV附近;沿质子束方向中子角分布具有轴对称性,且随着出射角的增加,中子注量先减小后增加,在90°时,中子注量最小。选取0°出射方向的中子束开展单粒子效应实验,采用基于双液闪探测器的中子飞行时间法测量白光中子能谱,获得了能量范围为3~100 MeV的中子能谱,且当质子束为100 MeV/1μA时,在距离W靶15 m处的中子注量率为3.3×10^(4)cm^(-2)·s^(-1),满足中子单粒子效应实验要求。 展开更多
关键词 单粒子效应 白光中子源 中子能谱
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SiC MOSFET的质子单粒子效应
3
作者 史慧琳 郭刚 +4 位作者 张峥 李府唐 刘翠翠 张艳文 殷倩 《半导体技术》 CAS 北大核心 2024年第7期654-659,共6页
SiC金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)在深空探测领域具有广阔的应用前景,但空间质子引发的单粒子效应(SEE)对航天器稳定运行造成了严重威胁。对平面栅结构与非对称沟槽栅结构的SiC MOSFET进行了能量为70、100与200 MeV的质子辐照... SiC金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)在深空探测领域具有广阔的应用前景,但空间质子引发的单粒子效应(SEE)对航天器稳定运行造成了严重威胁。对平面栅结构与非对称沟槽栅结构的SiC MOSFET进行了能量为70、100与200 MeV的质子辐照实验。实验结果表明,两种SiC MOSFET的单粒子烧毁(SEB)阈值电压均大于额定漏源电压的75%;SEB阈值电压随质子能量升高而降低。对两种器件进行辐照后栅应力测试发现,两种结构的器件由于沟道不同而对栅应力的响应存在差异;不同的质子能量会在栅极引入不同程度的辐射损伤,低能质子更容易在栅氧化层发生碰撞而引入氧化物潜在损伤。该研究可为揭示SiC MOSFET质子SEE机理和评估抗辐射能力提供参考。 展开更多
关键词 碳化硅(SiC) 金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET) 单粒子效应(SEE) 单粒子烧毁(SEB) 电离效应 辐射损伤
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多变量Si杂质诱导InGaAs/AlGaAs量子阱混杂研究 被引量：2
4
作者 刘翠翠 林楠 +2 位作者 马骁宇 张月明 刘素平 《中国光学（中英文）》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第6期1512-1523,共12页
腔面光学灾变损伤是导致高功率量子阱半导体激光器阈值输出功率受限制的关键因素。通过量子阱混杂技术调整半导体激光器腔面局部区域处有源区材料的带隙宽度,形成对输出光透明的非吸收窗口,可提高激光器输出功率。本文基于InGaAs/AlGaA... 腔面光学灾变损伤是导致高功率量子阱半导体激光器阈值输出功率受限制的关键因素。通过量子阱混杂技术调整半导体激光器腔面局部区域处有源区材料的带隙宽度,形成对输出光透明的非吸收窗口,可提高激光器输出功率。本文基于InGaAs/AlGaAs高功率量子阱半导体激光器初级外延片,以外延Si单晶层作为扩散源,结合快速热退火方法开展了杂质诱导量子阱混杂研究。探索了介质层生长温度、介质层厚度、热处理温度、热处理时间等条件对混杂效果的影响。结果表明,50 nm的650℃低温外延Si介质层并结合875℃/90 s快速热退火处理可在保证光致发光谱的同时获得约57 nm的波长蓝移量。能谱测试发现,Si杂质扩散到初级外延片上的波导层是导致量子阱混杂效果显著的关键。 展开更多
关键词 半导体激光器 量子阱混杂 快速热退火 波长蓝移 光致发光谱
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质子辐射对人恶性黑色素瘤A375细胞的DNA损伤影响研究 被引量：1
5
作者 王巧娟 隋丽 +4 位作者 刘建成 汪越 马立秋 朱润 郭刚 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第12期2455-2466,共12页
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... 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。 展开更多
关键词 人恶性黑色素瘤A375细胞 质子辐射 细胞周期 克隆形成率 细胞凋亡 γH2AX焦点
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由质子单粒子效应截面预测重离子单粒子效应截面方法研究
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作者 马旭 韩金华 +4 位作者 郭刚 陈启明 刘建成 赵树勇 张峥 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第8期1640-1649,共10页
基于重离子和质子单粒子效应(SEE)物理机理上的内在关联,得到了重离子SEE截面和质子SEE截面之间的理论联系,建立了由质子SEE截面的实验数据预测重离子的SEE截面的计算方法。该计算方法的关键为质子入射器件沉积能量的等效线性能量转移(L... 基于重离子和质子单粒子效应(SEE)物理机理上的内在关联,得到了重离子SEE截面和质子SEE截面之间的理论联系,建立了由质子SEE截面的实验数据预测重离子的SEE截面的计算方法。该计算方法的关键为质子入射器件沉积能量的等效线性能量转移(LET)谱,将由质子SEE截面计算重离子SEE截面的问题转化为解方程的问题,方程的未知数为表征重离子SEE截面随LET变化的Weibull函数的4个参数,并利用粒子群算法对其求解。选取了3种不同特征尺寸的静态随机存储器(SRAM)对该计算方法进行了验证。结果表明,预测值与实验数据较为符合。该计算方法为获取微电子器件的重离子SEE截面提供了新途径,尤其是为获取倒装器件重离子SEE截面提供了便利。 展开更多
关键词 单粒子效应 重离子 质子 线性能量转移 粒子群优化算法
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高速重离子混合束中Xe离子的特征X射线鉴别实验设计研究
7
作者 赵树勇 郭刚 +4 位作者 隋丽 张峥 陈启明 刘建成 张书峰 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第10期2026-2033,共8页
空间重离子单粒子效应模拟试验技术依赖于串列静电加速器和回旋加速器,重离子回旋加速器通常使用ECR离子源进行离子注入,但这也往往导致引出的离子种类比较复杂。同时因为加速器中混合离子的荷质比相近,所以对引出离子进行准确鉴别具有... 空间重离子单粒子效应模拟试验技术依赖于串列静电加速器和回旋加速器,重离子回旋加速器通常使用ECR离子源进行离子注入,但这也往往导致引出的离子种类比较复杂。同时因为加速器中混合离子的荷质比相近,所以对引出离子进行准确鉴别具有一定难度。相关研究显示高速高电荷态重离子和原子发生碰撞之后,将使核外电子发生跃迁处于激发态,且电子在退激发过程中发射特征X射线,因此可以通过测量特征X射线能谱进而鉴别加速器引出的重离子种类。以Xe离子为例,本文研究了Xe离子与固体靶原子发生碰撞过程中截面差异和产生特征X射线能量区别。同时结合不同类型探测器的特性与加速器的相关参数,在回旋加速器注入前端设计并建立了一套利用特征X射线进行重离子种类鉴别的装置。基于此装置可以实现ECR混合离子源引出离子种类的准确鉴别,为开展重离子单粒子效应辐照实验提供有效的离子种类分析方法。 展开更多
关键词 X射线谱学 单粒子效应 ECR离子源 光子探测器
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PE/CNT复合材料对空间质子的屏蔽效能仿真分析
8
作者 王磊 韩丹 +4 位作者 蔡毓龙 崔帅 曹荣幸 李红霞 薛玉雄 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第12期2357-2365,共9页
随着遥感卫星对观测精度需求的增长,国内外积极探索新型高效质子防护材料。为研究聚乙烯掺杂碳纳米管屏蔽质子效能,本文利用Geant4软件开展质子屏蔽仿真,探究碳纳米管掺杂浓度、管壁直径、排布方式和管壁层数对复合材料质子屏蔽效能的... 随着遥感卫星对观测精度需求的增长,国内外积极探索新型高效质子防护材料。为研究聚乙烯掺杂碳纳米管屏蔽质子效能,本文利用Geant4软件开展质子屏蔽仿真,探究碳纳米管掺杂浓度、管壁直径、排布方式和管壁层数对复合材料质子屏蔽效能的影响规律,并与纯聚乙烯进行对比分析。结果表明,质子屏蔽效能对掺杂浓度、管壁直径和排布方式较敏感,受管壁层数影响相对较小;在高掺杂浓度、大管壁直径和规则排布的情况下,复合材料表现出更优异的质子屏蔽效能;相同质量厚度下,碳纳米管掺杂浓度为10%和20%的复合材料质子屏蔽后的电离剂量分别比纯聚乙烯最大降低了7.40%和12.83%。本文研究结果为辐射防护材料设计提供了数据支撑。 展开更多
关键词 碳纳米管阵列 PE/CNT复合材料 质子屏蔽效能 Geant4模拟
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