电源电路抗γ总剂量辐射性能建模与裕量与不确定性量化评估

针对电源电路抗总剂量辐射性能评估问题,建立了元器件和电路的性能模型,并搭建测试电路对模型进行了测试。开展了辐照敏感关键元器件的总剂量辐照试验,获取了元器件关键参数随累积总剂量变化的实验数据,将参数变化规律注入模型,开展了电源电路抗辐射性能仿真,获得了电路关键特征参数输出电压随累积总剂量的变化规律。采用裕量与不确定性量化(QMU)方法对电源电路的抗辐射性能进行评估,并与电路实际辐照实验结果进行对比,结果表明,QMU评估结果与实际实验结果保持了较好的一致性。     

基于状态分析的电子系统抗辐射性能评估方法

建立了一种基于状态分析的电子系统抗辐射能力评估方法，该方法以电子系统中单元器件的辐射效应实验数据为基础，采用行为级电路仿真方法对电子系统功能状态进行分析，并应用蒙特卡罗方法模拟辐射损伤随机性对系统功能状态的影响，最终结合系统功能阈值，给出系统功能的裕量及不确定度估计，进而对系统抗辐射能力进行评估。为了验证评估方法的可行性，应用该方法对某模数转换电子系统的抗总剂量能力进行了评估，并将评估结果与该电子系统的总剂量效应实验结果进行了对比。结果表明该评估方法能够定量给出系统功能在受到辐射损伤后的变化，评估方法给出结果与实验结果在变化趋势和评估结论上基本一致。     

抗辐射能力量化设计方法

抗辐射能力表现为系统技术性能对辐射损伤的敏感程度。抗辐射能力是设计、生产出来的。抗辐射量化设计能力是抗辐射加固技术发展水平的重要标志。根据QMU(性能阈值、裕量和不确定度)的思想,提出量化抗辐射设计,第一要优化系统总体设计,为辐射损伤敏感的技术性能合理地分配裕量;第二要量化系统工作的辐射环境及其不确定度,量化在实际工作的辐射环境中,辐射损伤引起的系统及其器件和结构的技术性能变化和不确定度,综合优化抗辐射措施,确保技术性能变化及其不确定度被有效控制在分配的裕量范围内,最后量化加固设计效果,预测系统抗辐射能力。     

基于小尺度参考辐射的便携式伽玛射线剂量(率)仪校准方法及应用

针对现有伽玛射线剂量(率)测量仪器检定方法送检距离远、周期长、效率低的不足,中国工程物理研究院核物理与化学研究所采用基于样本仪表的机器预测方法,开展了基于小尺度参考辐射的便携式伽玛剂量(率)仪遂行校准技术研究工作。最终成功地研制了一套辐射防护用伽玛射线剂量(率)仪遂行校准装置,实现了测量标准不确定度不大于5%的良好结果。为伽玛空气比释动能量值的遂行定度提出了一条全新的技术思路,为便携式伽玛剂量(率)仪的现场和野外校准提供了一种全新的示范装备。     

基于数值模拟的QMU决策体系

裕度及不确定度量化方法（Quantification of Margin and Uncertainty,QMU）能够基于裕度及其不确定度信息对系统是否达到其指标要求进行科学的判断与决策.借助新的数值模拟不确定度量化方法,建立基于数值模拟预测及其不确定度的QMU决策技术体系.结合库存产品可靠性评估的实例,展示该体系的主要思想及其实现过程.     

线阵探测器KLI-2113总剂量辐照性能试验分析

针对Kodak公司的商用CCD探测器KLI-2113进行了总剂量为30 krad(Si)的60Co-γ辐射试验。对比辐射前后CCD的主要参数变化,分析了总剂量辐射对CCD工作性能的影响,并研究了总剂量辐射导致CCD暗电流增大、电荷转移效率降低以及图像噪声增加等现象的内在机理,为后续CCD抗总剂量辐射加固提供依据和参考。     

面向个人剂量计校准的小尺度伽玛参考辐射模拟研究

针对伽玛射线个人剂量计基于标准伽玛参考辐射进行校准时检定效率低、校准工作复杂和需要远程送检的关键技术问题,建构了1 Ci 137Cs放射源小尺度参考辐射场物理模型,采用蒙特卡罗方法,研究了小尺度参考辐射场内的剂量分布、装置结构和待检剂量计变化导致散射射线对剂量场的影响,获得了待检剂量计形状、数量、类型和装置结构产生的散射伽玛射线对小尺度参考辐射量值定度的影响结果。研究结果表明,1 Ci 137Cs可以为小尺度参考辐射辐射场检验点提供1.5 mSv/h的伽玛遂行剂量率,辐照个人剂量计载台直径30 cm束斑上的剂量率相对标准偏差约为0.48%。当载台厚度为20 mm时,散射射线对小尺度参考辐射检验点处剂量率值的影响率为3.27%,高于剂量计尺寸（1.62%）和剂量计数量（0.56%）的影响。     

遥感CCD相机的抗辐射策略研究

空间辐射环境是遥感相机失效的主要原因之一。为了提高CCD遥感相机的可靠性,本文研究了改善遥感电子器件抗辐射性能的方法。介绍了空间辐射环境,指出太阳活动、宇宙射线、范艾伦辐射带以及次级辐射是产生辐射危害的主要来源。分别从辐射总剂量、单粒子和位移效应分析了空间辐射对不同电子器件和集成电路造成的危害。针对遥感CCD相机,从CCD器件、集成电路和大规模可编程门阵列(FPGA)3方面提出了相应的抗辐射策略,并进行了抗辐射总剂量和抗单粒子的抗辐射验证试验。本文的研究为提高遥感CCD相机的抗辐射能力和可靠性提供了保障。     

双极器件ELDRS效应研究进展

电离总剂量是航天电子系统辐射效应研究的重要问题,其中双极器件因其特有的低剂量率损伤增强（Enhanced low Dose Rate Sensitivity,ELDRS）效应,已成为航天用双极器件抗电离总剂量效应发展重点突破的方向及难点问题。本文综述了ELDRS效应及低剂量率加速评估技术的研究进展,并结合ELDRS效应难点问题,给出了最新关于ELDRS效应的研究结果。试验结果表明,采用变温辐照方法不仅可以保守地用于双极器件在0~200 krad （Si）范围的ELDRS效应评估,将评估时间从7.7个月缩短至11 h,还可将其应用于双极模拟电路总剂量和单粒子协同效应的评估,同样可以获得保守且快速的评估效果。     

微电路FPGA的γ电离总剂量效应与加固技术

 讨论了Actel公司的FPGA芯片A1280XL在有偏置和无偏置条件下的γ电离总剂量效应，试验结果表明偏置条件对FPGA芯片电离总剂量效应有较大影响，在有偏置下FPGA芯片A1280XL失效阈最小，为12.16 Gy(Si)；无偏置时FPGA失效阈最大，为33.2 Gy(Si)。对芯片内部结构进行了辐射效应分析，并提出一些加固方法提高器件的抗总剂量能力，如电路设计中采用冗余技术来实现对故障的检测和隔离，以及选取适当的屏蔽材料对器件进行屏蔽。     

基于QMU的高空电磁脉冲下电气电子设备易损性评估方法

高空电磁脉冲（HEMP）可能造成广域基础设施的故障或损毁,考虑到经济原因,需要科学合理地评估其中关键电气电子设备在HEMP辐照下的易损性。将不确定性量化与设备效应评估相结合,总结出基于裕量与不确定性量化（QMU）的电气电子设备易损性评估方法及其工作流程,包括:筛选设备关键参数,通常为耦合通道电流、电压的范数;通过HEMP环境及其与设备耦合的数值仿真及不确定性量化,得到HEMP下设备关键参数的概率分布,作为设备的威胁水平;对工作状态下设备进行HEMP效应试验,通过统计推断得到设备效应阈值概率分布,作为设备在威胁下的强度;计算威胁水平与设备强度间的距离,量化设备关键参数的裕量及其不确定性,评估HEMP下的设备易损性。基于QMU的电气电子设备易损性评估方法还可为后续防护设计提供基础数据和评估方法。     

氟化铅晶体的生长新技术及其Cherenkov辐射效应

氟化铅晶体是一种性能优异的Cherenkov辐射材料,在实验高能物理领域被用作Cherenkov探测器,有广泛的应用前景,但传统的生长方法不仅生长成本高,而且晶体性能差,难以满足实用要求。文章介绍的掺脱氧剂非真空生长新技术既摆脱了真空法中设备投资大和工艺复杂的缺点,而且生长出的晶体性能优越,其透光率,吸收边、透光均匀性,能量分辨率和抗辐照损伤能力中满足实用要求,处于世界领先水平。     

A numerical model for the leakage characteristics in ferroelectric thin films under ionizing radiation

A numerical model is developed to describe the leakage characteristics in ferroelectric thin films under ionizing radiation. The trap-controlled space-charge-limited conduction mechanism is modified by considering radiation-induced charge carriers and changes in the relative dielectric constant. The effect of dose rate is related to the changes in the carrier mobility. Numerical simulation using this model reveals a radiation hardness of 10 Mrad(Si) for barium strontium titanate (BST) thin films at a constant dose rate of 10 Krad(Si)/s. Differences in the leakage behavior under radiation for different conduction regions are also discussed. This model provides a useful tool in predicting the leakage behavior under ionizing radiation and estimating the radiation hardness for ferroelectric materials.     

Atypical behaviour of the surface hardness and the elastic modulus of a phosphate glass matrix under 193 nm laser irradiation

The effect of 193 nm excimer laser radiation on the Knoop hardness and the elastic modulus of an ultra-phosphate glass is presented here. The experimental results reveal that the glass matrix undergoes a significant softening and volume dilation process for highly accumulated energy doses, where the Knoop hardness reduces by more than 15%, while following a single photon absorption rule. Further, during the early stages of the exposure a slight hardening process is observed. Finally, the elastic modulus is correlated with respect to the measured Knoop hardness.     

Influence of nitrogen implantation into the buried oxide on the radiation hardness of silicon-on-insulator wafers

In order to improve the total-dose radiation hardness of the buried oxide of separation by implanted oxygen silicon-on-insulator wafers, nitrogen ions were implanted into the buried oxide with a dose of 1016 cm-2 , and subsequent annealing was performed at 1100°C. The effect of annealing time on the radiation hardness of the nitrogen implanted wafers has been studied by the high frequency capacitance-voltage technique. The results suggest that the improvement of the radiation hardness of the wafers can be achieved through a shorter time annealing after nitrogen implantation. The nitrogen-implanted sample with the shortest annealing time 0.5 h shows the highest tolerance to total-dose radiation. In particular, for the 1.0 and 1.5 h annealing samples, both total dose responses were unusual. After 300-krad(Si) irradiation, both the shifts of capacitance-voltage curve reached a maximum, respectively, and then decreased with increasing total dose. In addition, the wafers were analysed by the Fourier transform infrared spectroscopy technique, and some useful results have been obtained.     

轻介质传输中辐射热传导近似成立的判别因子

 从辐射输运方程出发,通过递推的方法,推导并得到了包含高级修正的辐射能流表达式。利用这个表达式,分析了辐射在轻介质中传输时,辐射热传导近似的成立条件。热传导近似的成立条件总是要求温度空间变化尺度与自由程之比远大于某个值,该值即判别因子,它表征热传导近似条件满足的苛刻程度,其值越大,热传导近似就越难满足。讨论得出：当同时考虑轫致和散射过程时,这一判别因子的值在3~60之间。并进一步分析了密度的空间变化以及1维球坐标下的半径对判别因子的影响。     

Numerical solution to the plane heat-mass transfer problem in a system of focused radiation flux-liquid condensed substance film-oxidizer

The plane problem of heat and mass transfer in a focused radiation flux-liquid condensed substance film-oxidizer system is numerically solved. Peculiarities of heat and mass transfer at radiation energy absorption by a vapor-gas mixture near the liquid surface are analyzed. The influence of the radiation density distribution in a flux and the liquid and oxidizer parameters on the conditions of heat and mass transfer is assessed.