质子辐照对国产“一”字型保偏光纤损伤效应研究

航天器在空间环境中运行时,会受到质子的辐照,光纤环作为航天器上光纤陀螺的重要组成部件受辐照影响 最为严重.为了研究国产“一”字型保偏光纤因质子辐照导致辐照诱导损耗的变化规律及其辐照损伤机理, 选择质子能量为5 MeV和10 MeV,光源波长为1310 nm,原位测量了光纤传输功率变化情况,计算出辐照诱导损耗. 利用SRIM软件,模拟能量分别为5 MeV和10 MeV质子辐照在光纤中的电离和位移损伤分布.借助X 射线光电子能谱仪分析辐照前后O 1s和Si 2p解析谱,借助傅里叶变换红外光谱仪观察光纤辐照前后光谱变化情况研究发现,在波长为1310 nm处, 光纤的辐照诱导损耗随着质子注量的增加而增长,主要原因是由于光纤纤芯中Si-OH的浓度增加所导致. 而且能量为5 MeV质子辐照造成光纤的辐照诱导损耗比10 MeV严重,这是因为5 MeV质子在光纤纤芯处造成的 位移和电离损伤均比10 MeV严重,即产生的Si-OH数量多.     

CMOS器件60Coγ射线、电子和质子电离辐射损伤比较

利用TRIM95蒙特卡罗软件计算了质子在二氧化硅中的质量阻止本领和能量沉积,比较了质子在二氧化硅中的电离阻止本领与核阻止本领,分析了质子在材料的表面吸收剂量与灵敏区实际吸收剂量的关系.利用60Coγ射线、1MeV电子和2-9 MeV质子对CC4007RH和CC4011器件进行辐照实验,比较60Coγ射线和带电粒子的电离辐射损伤情况.实验结果表明,60Coγ射线、1MeV电子和2-7MeV质子辐照损伤效应中,在0V栅压下可以相互等效;在5V栅压下,以60Coγ射线损伤最为严重,1MeV电子的辐射损伤与60Coγ射线差别不大,9MeV以下质子辐射损伤总是小于60Coγ射线,能量越低,损伤越小.     

CMOS器件60Co γ射线、电子和质子电离辐射损伤比较

利用TRIM95蒙特卡罗软件计算了质子在二氧化硅中的质量阻止本领和能量沉积，比较了质子在二氧化硅中的电离阻止本领与核阻止本领，分析了质子在材料的表面吸收剂量与灵敏区实际吸收剂量的关系.利用⁶⁰Co γ射线、1MeV电子和2—9 MeV质子对CC4007RH和CC4011器件进行辐照实验，比较⁶⁰Co γ射线和带电粒子的电离辐射损伤情况.实验结果表明，⁶⁰Co γ射线、1MeV 电子和2—7MeV质子辐照损伤效应中，在0V栅压下可以相互等效； 关键词： γ射线 电子 质子 辐射损伤     

晶粒尺寸对1 MeV电子在金属Ni中能量沉积的影响

采用脉冲电沉积方法制备出高致密、高质量的纳米晶Ni, 并对其密度、组织成分和微观结构进行了表征. 利用高能粒子加速器产生的1 MeV高能电子为辐照源, 研究高能电子在纳米晶Ni和常规粗晶Ni中的能量损失. 通过辐照过程中放置的吸收剂量片来准确表征其电子的能量沉积. 结果表明, 晶粒尺寸对高能电子在材料中的能量沉积有明显的影响, 1 MeV电子在穿过一定厚度的金属Ni后, 在晶粒尺寸细小的纳米晶Ni中测得总的吸收剂量较大, 证明了高能电子在纳米材料中的总能量沉积较小, 从而表现出纳米材料抗辐照的优异性能. 关键词： 高能电子 纳米金属 辐射损伤     

电子辐射环境中NPN输入双极运算放大器的辐射效应和退火特性

本文对不同偏置下的NPN输入双极运算放大器LM108分别在1.8 MeV和1 MeV两种电子能量下、不同束流电子辐照环境中的损伤特性及变化规律进行了研究, 分析了不同偏置状态下其辐照敏感参数在辐照后三种温度 (室温, 100 ℃, 125 ℃) 下随时间变化的关系, 讨论了引起电参数失效的机理, 并且分析了器件在室温和高温的退火效应以讨论引起器件电参数失效的机理. 结果表明, 1.8 MeV和1 MeV 电子对运算放大器LM108主要产生电离损伤, 相同束流下1.8 MeV电子造成的损伤比1 MeV 电子更大, 相同能量下0.32 Gy(Si)/s束流电子产生的损伤大于1.53 Gy(Si)/s束流电子. 对于相同能量和束流的电子辐照, 器件零偏时的损伤大于正偏时的损伤. 器件辐照后的退火行为都与温度有较大的依赖关系, 而这种关系与辐照感生的界面态密度增长直接相关.     

辐照导致硼硅酸盐玻璃机械性能变化

为了模拟研究高放废物玻璃固化体在处置过程中因辐照导致的机械性能变化,本文采用5 MeV Xe离子和1.2 MeV电子辐照硼硅酸盐玻璃,利用纳米压痕技术表征了辐照前后样品的硬度和模量,并利用傅里叶变换衰减全反射红外光谱测试,研究了辐照导致玻璃机械性能变化的微观机理.结果表明:当能量沉积达到6.6×10~(21)keV/cm~3时,Xe离子辐照样品的硬度和模量下降都达到饱和,其中硬度下降约24%,模量下降约7.4%;电子辐照后样品的硬度和模量也有轻微下降,但在实验所用剂量范围内硬度和模量下降未出现饱和现象,当吸收剂量达到最大值(1×10~9 Gy)时,硬度和模量分别下降约4.7%和2.9%.分析表明:Xe离子辐照后样品的恢复阻力增大,韧性提高,整体机械性能提升,而电子辐照后样品的机械性能无明显变化.研究结果证明了离子辐照导致玻璃机械性能变化的主要因素是离子在样品中的核能量沉积.     

12MeV电子辐照缺陷能级的研究

近年来,利用1—12MeV加速电子辐照,在硅材料中可以成功地引入复合中心,并代替扩金等工艺.它有效、精确地控制了器件寿命参数.全面衡量器件各参数,可以看出,12 MeV电子辐照比低能量电子辐照或Co-r,辐照更有利于半导体器件参数的全面最佳化.在1—12MeV电子辐照中,12MeV电子有较强的穿透力和引入缺陷的能力.在相同的复合效果条件下,12MeV电子辐照又比r辐照剂量小得多. 本文研究在3×1012—6×1013e/cm2剂量范围内,12MeV电子辐照在硅中产生的缺陷能级及其退火特性,讨论了缺陷能级随辐照剂量的变化和对少子寿命的影响. 一、样品与实验 实验…     

高能氩离子在聚苯乙烯中的电子能损效应研究

用1.4GeV氢离子对多层堆叠的厚约53m的聚苯乙烯薄膜在室温和真空条件下进行了辐照;对辐照后的样品进行了从红外到紫外的光吸收测量.测量结果显示,材料经高能红离子辐照后发生化学降解,降解过程强烈依赖于电子能损;在能量沉积密度很高的径迹芯中,分子主链和苯环均遭到破坏;在电子能损高于0.77keV/nm时有炔基产生.     

电子束辐照对GaN基LED发光性能的影响

研究了不同能量的电子束辐照对GaN基发光二极管(Light emitting diode,LED)发光性能的影响。利用实验室提供的电子束模拟空间电子辐射,对GaN基LED外延片进行1.5,3.0,4.5 MeV电子束辐照实验,并应用光致发光(Photoluminescence,PL)谱测试发光性能。结果表明:在1.5 MeV电子束辐照下,采用10 kGy剂量辐照时,LED的发光强度增加约25%;而在100 kGy剂量辐照时,LED的发光强度降低约16%。3 MeV的电子束辐照可使原来色纯度不高的LED的色纯度变好,而更高能量的辐照将会引起器件失效。     

红外光吸收研究35MeV/u Ar离子辐照半晶质聚酯膜引起的效应

35MeV/u Ar离子在室温下辐照了多层堆叠的半晶质聚酯膜,采用傅立叶转换的红外光吸收技术分析和研究了由辐照引起的化学键断裂及其对离子剂量、离子在样品中的平均电子能量损失和吸收剂量的依赖性.结果表明,辐照导致聚酯膜中发生了明显的化学键断裂,断键过程主要发生在反式构型的乙二醇残留物和苯环的对位上,苯环的基本结构在辐照中变化较小.断键不仅强烈地依赖于离子的照射剂量,而且还跟样品中电子能量沉积密切相关,明显的断键发生在4.0MGy以上的吸收剂量.     

A comparison of ionizing radiation damage in CMOS devices from 60Co gamma rays, electrons and protons

Radiation hardened CC4007RH and non-radiation hardened CC4011 devices were irradiated using 80Co gamma rays, 1 MeV electrons and 1--9 MeV protons to compare the ionizing radiation damage of the gamma rays with the charged particles. For all devices examined, with experimental uncertainty, the radiation induced threshold voltage shifts (△Vth) generated by 60Co gamma rays are equal to that of 1 MeV electron and 1-7 MeV proton radiation under 0 gate bias condition. Under 5 V gate bias condition, the distinction of threshold voltage shifts (△Vth) generated by 60Co gamma rays and 1 MeV electrons irradiation are not large, and the radiation damage for protons below 9 MeV is always less than that of 60Co gamma rays. The lower energy the proton has, the less serious the radiation damage becomes.     

Segments of a commercial Ge-doped optical fiber as a thermoluminescent dosimeter in radiotherapy

Optical fibers have been proposed as dosimeters in both diagnostic and radiotherapy applications. A commercial germanium (Ge)-doped silica fiber with a 50 μm core diameter which showed good thermoluminescence (TL) properties was selected for this study. The radiation sources used were a high dose rate brachytherapy iridium-192, MV photon and MeV electron beams from a linear accelerator. The coating of the fiber was chemically removed and then annealed at 400 °C for 1 h prior to irradiation. After irradiation, the fiber was read on a Harshaw Model 3500 TLD reader. The optical fiber had one well-defined glow peak at 327 ± 2 °C at all the radiotherapy energies. The dose response was linear within the clinical relevant dose for all these energies. Reproducibility was mainly within 4–6% (one standard deviation) for high energy photons and electrons. The fiber was found to be energy independent within the MV photon energy range. At room temperature the fading up until 1 month was around 6% which was within the 6% uncertainty of the sensitivity calibration of the fiber. Re-using the fiber four times did not significantly alter the sensitivity factor. The optical fiber was found to be dose rate as well as angular independent. Central axis depth dose curves of both 10 MV photons and 12 MeV electrons using the fiber showed relatively good agreement to standard depth dose curves in water within 4%. The Ge-doped fiber is a promising TL dosimeter but improvements have to be made to reduce the reproducibility within 3% for high energy photons and electrons.     

入射电子能量对低密度聚乙烯深层充电特性的影响

高能带电粒子与航天器介质材料相互作用引起的深层带电现象, 一直是威胁航天器安全运行的重要因素之一. 考虑入射电子在介质中的电荷沉积、能量沉积分布以及介质中的非线性暗电导和辐射诱导电导, 建立了介质深层充电的单极性电荷输运物理模型. 通过求解电荷连续性方程和泊松方程, 可以得出不同能量 (0.1–0.5 MeV) 电子辐射下, 低密度聚乙烯 (厚度为1 mm) 介质中的电荷输运特性. 计算结果表明, 不同能量的电子辐射下, 介质充电达到平衡时, 最大电场随入射能量的增加而减小; 同一能量辐射下, 最大电场随束流密度的增大而增加. 入射电子能量较低时 (≤ 0.3 MeV) , 最大电场随束流密度的变化趋势基本相同. 具体表现为: 当束流密度大于3× 10^-9 A/m²时, 最大场强超过击穿阈值2×10⁷ V/m, 发生静电放电 (ESD) 的可能性较大. 随着入射电子能量的增加, 发生静电放电 (ESD) 的临界束流密度增大, 在能量为0.4 MeV时, 临界束流密度为6×10^-8 A/m². 当能量大于等于0.5 MeV时, 在束流密度为10^-9–10^-6 A/m²的范围内, 均不会发生静电放电 (ESD) . 该物理模型对于深入研究深层充放电效应、评估航天器在空间环境下 深层带电程度及防护设计具有重要的意义. 关键词： 高能电子辐射 低密度聚乙烯(LDPE) 介质深层充电 电导特性     

Collective deceleration of relativistic electrons precisely in the core of an inertial-fusion target

The energy deposition of a relativistic electron beam in a plasma can be managed through turning on or off fast beam-plasma instabilities in desirable regions. This management may enable new ways of realizing the fast-igniter scenario of inertial fusion. Collisional effects alone can decelerate electrons of at most a few MeV within the core of an inertial-fusion target. Beam-excited Langmuir turbulence, however, can decelerate even ultrarelativistic electrons in the core.     

矩形均匀电子束在激光介质中的能量沉积的模拟计算

本文主要论述了0.5MeV,单能垂直入射的电子束在三种不同密度的氟化氪准分子激光介质中的能量沉积。计算是采用Monte Carlo方法的MCSED程序,光轴方向采用周期性边界条件,因此能够给出平行于和垂直于电子束入射方向的沉积能量的空间分布。本文给出了在三种不同密度下的出射电子的角分布。用该程序对垂直入射的,初始能量为1MeV的电子在半无限大Al靶中的沉积能量的计算结果与ONETRAN程序的结果及实验结果的比较表明MCSED程序的计算结果是可靠的。     

Temperature and 8 MeV electron irradiation effects on GaAs solar cells

GaAs solar cells hold the record for the highest single band-gap cell efficiency. Successful application of these cells in advanced space-borne systems demand characterization of cell properties like dark current under different ambient conditions and the stability of the cells against particle irradiation in space. In this paper, the results of the studies carried out on the effect of 8 MeV electron irradiation on the electrical properties of GaAs solar cells are presented. The I–V (current-voltage) characteristics of the cells under dark and AM1.5 illumination condition are studied and 8 MeV electron irradiation was carried out on the cells where they were exposed to graded doses of electrons from 1 to 100 kGy. The devices were also characterized using capacitance measurements at various frequencies before and after irradiation. The effect of electron irradiation on the solar cell parameters was studied. It is found that only small changes were observed in the GaAs solar cell parameters up to an electron dose of 100 kGy, exhibiting good tolerance for electrons of 8 MeV energy.     

X-ray photoelectron and X-ray Auger electron spectroscopy studies of heavy ion irradiated C60 films

The influence of 200 MeV Au ion irradiation on the surface properties of polycrystalline fullerene films has been investigated. The X-ray photoelectron and X-ray Auger electron spectroscopies are employed to study the ion-induced modification of the fullerene, near the surface region. The shift of C 1s core level and decrease in intensity of shake-up satellite were used to investigate the structural changes (like sp² to sp³ conversion) and reduction of π electrons, respectively, under heavy ion irradiation. Further, X-ray Auger electron spectroscopy was employed to investigate hybridization conversion qualitatively as a function of ion fluence.