典型光电子器件辐射效应数值分析与试验模拟方法研究

选取Si太阳电池与线阵CCD器件，进行了光电器件辐射效应的数值分析与模拟试验方法研究。分析了光电器件电离效应和位移损伤机理，利用二维器件模拟软件MEDICI，模拟了1MeV电子对n／p型硅太阳电池主要输出参数的影响，包括开路电压Voe、短路电流Isc和最大输出功率Pmax.在一定范围内，计算结果与文献实验数据符合较好。建立了线阵CCD器件辐照效应离线测量系统。利用^60Coγ源，进行了商用器件的总剂量效应试验，给出了暗电流信号和饱和电压信号的变化曲线。     

基于CCD接收模拟光信号的数据获取系统的设计和研究

介绍了一种高速线阵CCD的数据采集及光纤传输系统的设计.系统中使用了八个线阵CCD芯片进行测量,针对CCD视频输出信号的特点,对信号进行了前置放大,相关双采样等处理,有效地抑制了噪声.实现了1.6 Gbps的串行数据光纤发送.     

中子辐照对CCD成像器件不均匀性的影响

利用TRIGA型脉冲反应堆提供的快中子,对一种线阵CCD开展中子辐照实验.实验发现:中子辐照导致CCD器件的像元不均匀度增大;器件的局部像元不均匀度增大是由于中子在器件内位移效应产生的稳定缺陷团分布不均匀所引起的,整体像元不均匀度增大主要是由于中子辐照导致信号电荷在转移栅中传输损失所致.     

CCD在不同注量率电子辐照下的辐射效应研究

对TCD1209线阵CCD进行能量为11MeV的电子辐照试验,采用两种不同的注量率辐照后,对器件进行常温退火试验,在辐照与退火过程中考察CCD的光响应灵敏度、暗电流、参考电平、功耗电流等特性参数的变化规律。结果表明,CCD受电子辐照后主要产生电离总剂量损伤,在不同注量率电子辐照下的辐射损伤效应类似于MOS器件的时间相关效应。     

线扫描探测器位移的测量

介绍了基于光学编码的线位移测量系统.系统由位移编码、光学成像和位移读出三个部分组成,位移读出包括光电转换器件(线阵CCD)及其外围电路(CCD驱动电路)、二级放大电路、巴特沃斯二阶低通滤波电路和二值化电路.介绍了编码方式,给出了各个电路的实验信号波形,给出了系统的线性实验测试结果,实验结果令人满意.     

电荷耦合器件的~(60)Co γ射线辐照损伤退火效应

基于60Coγ射线辐照后的商用电荷耦合器件(CCD),对室温退火和100℃高温退火实验进行研究。考察了CCD的功耗电流、输出信号电压波形及光响应灵敏度等参数的变化。结果表明,CCD辐照过程中产生的氧化物电荷和界面态导致了CCD参数在室温和高温退火中的不同表现。     

星载数模转换器抗辐射性能评估测量系统研制

基于面向仪器系统的外围组件互连扩展(Peripheral Component Interconnection extensions for Instrumentation,PXI)平台,提出并实现了一个高精度、高速、全自动星载数模转换器抗辐照性能评估测量系统。该系统采用开尔文四线法和均值滤波算法对芯片电流与电压进行高精度监测,利用软件配置矩阵开关全自动切换参数测量项,使用PXI总线同步与触发模式控制实现模块化仪器间的高速响应,并使用三次样条算法准确提取单粒子饱和截面与线性能量传输值阈值。基于该系统对一款自主研发的星载数模转换器进行辐照试验,试验结果表明研制的系统能够准确、高效地评估出器件抗辐照性能。系统电压识别精度为0.1?V,最高可支持24位数模转换器监测,单粒子效应电流变化与寄存器翻转监测频率分别为50 Hz与100 Hz,总剂量效应时单次表征参数遍历时间为8 s。     

电荷耦合器件质子辐照效应研究

利用2×6 MV串列静电加速器提供的1~10 MeV质子,开展了线阵电荷耦合器件辐射损伤效应的模拟试验和测量,研制了加速器质子扩束扫描装置及电荷耦合器件辐射敏感参数测量系统,建立了电荷耦合器件质子辐射效应的模拟试验方法,分析了质子注量、质子能量、器件偏置等对器件电荷转移效率和暗电流的影响。模拟试验结果表明,电荷转移效率随辐照质子注量的增加而下降,暗电流随辐照质子注量的增加而增大,在1~10 MeV质子能量范围内,质子能量越低,电荷转移效率的降低与暗电流的增加越显著。     

科学2#CCD抗辐照性能实验研究

介绍了用于辐射成像系统中关键部件科学2#CCD辐照考核实验的方法、实验装置以及该CCD辐照前后成像能力的变化,给出主要性能指标:CCD成像灰度,随辐照时间的变化函数曲线,在线获取了CCD在其辐射工作环境下其性能随时间变化情况.得出有关CCD抗辐照性能的初步结论.     

功率MOS器件SEB、SEGR测量系统的研制

研制了功率MOS器件单粒子烧毁、单粒子栅穿辐照效应实验用的电流测量及电源系统,该系统由栅极电源电路、极电源电路、漏极RC振荡电路和DUT栅极触发电路组成,具有栅（漏）极电压偏置、电流测量、过流保护、电容电阻选择等功能,经实验验证,本系统工作性能稳定可靠。     

电荷耦合器件辐射损伤机理分析

简要介绍了CCD的基本器件结构与工作机制,跟踪了国外CCD器件辐射效应方面的研究进展．分析了CCD器件电离效应和位移损伤机理．给出了国外在暗电流密度、RTS、电荷转移损失率等特征参数辐射效应的试验测试结果,以及相应的数学物理模型。     

线性集成电路的辐照响应和电离辐射损伤评估

利用用于电离辐射效应研究的运算放大器计算机测试系统以及测试分析和数据处理软件对十几种运算放大器进行了~(60)Coγ射线、1.5MeV电子的电离辐射损伤试验及其室温和加温退火特性研究。同时,探讨了运算放大器电离辐射损伤水平的评估方法和损伤机制。     

基于CPLD的CCD通用驱动电路设计方法

建立CCD通用测试平台有助于系统研究各类CCD器件的辐射效应及损伤机理。探讨了一种基于CPLD的线阵CCD通用驱动电路设计方法与实现途径。利用MAX-PL USII开发系统,选用MAX7000S系列CPLD芯片,设计实现了核心驱动主控制器,用于读取外部存储器驱动文件,设置相关参数寄存器,并产生符合参数要求的驱动时序脉冲。在此方法的基础上,完成了基本驱动模块电路的设计。基本驱动模块电路输出波形的测试结果表明,这种设计方法是完全可行的。     

Effects of space radiation damage and temperature on the noise inCCDs and LDD MOS transistors

Lightly doped drain (LDD) MOS transistors were subjected to proton radiation damage representative of the damage they would receive on a typical orbital space telescope mission. The noise spectral density was measured as a function of gate voltage, temperature and total radiation dose. These data were used to model the resultant noise lower limit read for that transistor when used as the charge-conversion, output stage of a charge-coupled-device (CDD) imaging array detector. Very clear evidence of excess noise being added to the CCD output as a function of radiation was found. It is possible to select combinations of temperature, CCD dual-correlated sample time constant and gate voltage which minimize the performance degradation due to this excess noise     

同步辐射软X射线对单细胞的辐射损伤

应用国家同步辐射实验室软X射线显微术光束线的光学系统,搭建了适合软X射线单细胞辐照损伤效应研究的实验装置,选择氧元素K吸收边能量对Hela细胞进行单细胞辐照,运用单细胞凝胶电泳技术进行辐照损伤评价.实验结果表明,辐射损伤效应与辐射剂量有依赖性关系.     

联动真空联锁保护控制系统研制

本工作研制国家同步辐射实验室U7站的3套联动真空联锁保护控制系统。研究给出了实现此联动系统的方法,实现了在3个共用前端区的线站之间的光纤通信,使整个系统的响应速度、可靠性及抗干扰能力均得到提高,系统的快阀响应时间最快可达8 ms。     

Radiation Effects in Gaas Junction Field-Effect Transistors

GaAs field-effect transistors for linear and digital circuits are finding applications in systems that have to function in a nuclear environment. This paper reviews and analyzes the radiation damage mechanisms in GaAs material and applies the material parameter changes to predict changes of electrical parameters of junction field-effect transistors due to exposure to fast neutrons and total dose ionizing radiation. The transient response to pulsed ionizing radiation is analyzed and experimental results are correlated with theoretical predictions. Annealing characteristics of radiation-generated defects are described. The prospects for hardening GaAs fieldeffect transistor integrated circuits against the effects of nuclear radiation are assessed.     

高分辨率CCD辐射探测器串扰校正

近年来出现的新型闪烁体与科学级CCD图像传感器耦合的高分辨辐射探测器,对提高Micro-CT等高分辨成像系统的空间分辨率、信噪比、图像质量等有重要意义,具有广泛的应用前景。但新型闪烁体如Gd₃Al₂Ga₃O₁₂等发光传输的各向同性特性,给μm尺寸的CCD像元带来了严重的串扰噪声,导致辐射探测器系统空间分辨率的实际值与理论值相差甚远。本文理论分析了高分辨率CCD辐射探测器串扰产生的物理机理,提出了利用蒙特卡罗EGSnrc仿真和Zemax光学仿真工具理论计算探测器系统像元间的串扰率函数（CTF）,再以CTF为卷积核,通过Lucy-Richardson反卷积运算对实际投影数据进行串扰校正,用双丝型像质计进行验证实验。实验结果表明,本方法可有效校正探测器串扰噪声,对改善探测器系统的调制传递函数和提高空间分辨率等有明显的效果。