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低能质子注入金属靶实验中的核现象研究

原子能科学技术 2001年第3期35卷 200-206页

作者：王铁山诸永泰王志国李松林王树金丁宝卫靳根明中国科学院近代物理研究所甘肃兰州730000

在低能 ( 60～ 360keV)质子注入氘化钛 (Ti2 Hx)、钛 (Ti)、钼底衬钛箔及钼 (Mo)和不锈钢 (SS)等金属样品的实验中 ,观测到了能量分别约为 3 9、5 6和 8 4MeV的带电粒子产物。用符合望远镜和吸收片法进行粒子鉴别的结果表明 :这些带电... 详细信息

在低能 ( 60～ 360keV)质子注入氘化钛 (Ti2 Hx)、钛 (Ti)、钼底衬钛箔及钼 (Mo)和不锈钢 (SS)等金属样品的实验中 ,观测到了能量分别约为 3 9、5 6和 8 4MeV的带电粒子产物。用符合望远镜和吸收片法进行粒子鉴别的结果表明 :这些带电粒子均具有α粒子特性。 3种α粒子来自质子与不同靶核发生的垒下核反应。其中 ,能量为 3 9MeV的α粒子具有很高的产额 ,其对应核反应的准激发函数曲线在 150～ 330keV能区内 ,随入射质子能量增大呈指数增长趋势。上述反应产物可能源于11N( p ,α) 12 C ,11B( p ,α) 8Be和7Li( p ,α) 4 He等核反应。但相关靶核的来源仍有待解释。

关键词：低能质子核反应辐射损伤金属靶核物理实验

纳米静态随机存储器低能质子单粒子翻转敏感性研究

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物理学报 2016年第6期65卷 328-337页

作者：罗尹虹张凤祁王燕萍王圆明郭晓强郭红霞强脉冲辐射环境模拟与效应国家重点实验室西北核技术研究所西安710024

针对65,90,250 nm三种不同特征尺寸的静态随机存储器基于国内和国外质子加速器试验平台,获取了从低能到高能完整的质子单粒子翻转截面曲线.试验结果表明,对于纳米器件1 MeV以下低能质子所引起的单粒子翻转截面比高能质子单粒子翻转饱和... 详细信息

针对65,90,250 nm三种不同特征尺寸的静态随机存储器基于国内和国外质子加速器试验平台,获取了从低能到高能完整的质子单粒子翻转截面曲线.试验结果表明,对于纳米器件1 MeV以下低能质子所引起的单粒子翻转截面比高能质子单粒子翻转饱和截面最高可达3个数量级.采用基于试验数据和器件信息相结合的方法,构建了较为精确的复合灵敏体积几何结构模型,在此基础上采用蒙特卡罗方法揭示了低能质子穿过多层金属布线层,由于能量岐离使展宽能谱处于布拉格峰值的附近,通过直接电离方式将能量集中沉积在灵敏体积内,是导致单粒子翻转截面峰值的根本原因.并针对某一轨道环境预估了低能质子对空间质子单粒子翻转率的贡献.

关键词：低能质子纳米静态随机存储器单粒子翻转直接电离

先进工艺下低能质子诱导的SRAM单粒子效应研究

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先进工艺下低能质子诱导的SRAM单粒子效应研究

作者：张璐婕国防科技大学

学位级别：硕士

本文以28nm体硅SRAM和28nm FDSOI SRAM为研究对象,以辐照实验、建模仿真、理论分析为研究方法,探讨了低能质子诱导的单粒子效应。文章主要内容及创新点如下:（1）介绍了课题背景及国内外相关技术研究现状。制造工艺的发展使以往可以忽... 详细信息

本文以28nm体硅SRAM和28nm FDSOI SRAM为研究对象,以辐照实验、建模仿真、理论分析为研究方法,探讨了低能质子诱导的单粒子效应。文章主要内容及创新点如下:（1）介绍了课题背景及国内外相关技术研究现状。制造工艺的发展使以往可以忽略的问题变成亟待解决的挑战,必须对新涌现的问题开展机理研究。（2）研究了两款SRAM对低能质子的敏感性。开展了低能质子、高能质子辐照实验,结果显示FDSOI SRAM的翻转截面明显低于体硅SRAM;至少对于28nm FDSOI SRAM,低能质子的威胁还未严重到无法承受的地步。本文结论表明,前人关于SOI器件在被低能质子辐照时可能处于劣势的预测并不准确,至少在28nm工艺节点下,敏感体积依旧是影响芯片对低能质子敏感性的主导因素。（3）探索了能损歧离对低能质子诱导的单粒子翻转的影响,并分析了相关机理。通过对FDSOI SRAM开展辐照实验和Geant4仿真实验,发现低能质子诱导的单粒子翻转应当归因于能损歧离。这意味着对于先进SOI工艺,不能将LET作为评估质子对软错误率贡献的指标,否则会造成过于乐观的估计。鉴于太空中质子含量丰富,这种估计造成的误差很严重。最后,对纳米集成电路面临的困难做了梳理和展望。总之,本文的工作具有较强参考价值。尤其是对能损歧离的研究,为未来抗辐照机理创新提供了新视角。

关键词：低能质子 SRAM 单粒子效应 FDSOI工艺体硅工艺能损歧离

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低能质子引起的原子L壳的电离

兰州大学学报 1988年第2期 61-66页

作者：刘兆远马树勋刘绍湘蔡晓红张之津柳纪虎冯嘉祯

利用270—450Kev 质子轰击 Pd、Ag、Cd、In、Ta、Au 和 Pb 厚靶、测得 L X—线产生截面,并与ECPSSR 理论作了比较.

关键词：低能质子产生截面质子轰击入射离子 Pd 原子分子

低能质子辐照下F46/Ag光学性能退化及损伤模型

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航天器环境工程 2017年第2期34卷 177-182页

作者：费志禾张丽新刘海上海卫星装备研究所上海200240 哈尔滨工业大学空间材料与环境工程重点实验室哈尔滨150001

利用空间综合辐照环境模拟器对F46/Ag二次表面镜进行低能质子辐照试验,发现30 keV质子辐照会导致F46/Ag的光学性能发生显著退化,波长为350 nm处的光谱反射率变化值随累积辐照通量呈指数关系增加,太阳吸收比变化值随累积辐照通量线性增... 详细信息

利用空间综合辐照环境模拟器对F46/Ag二次表面镜进行低能质子辐照试验,发现30 keV质子辐照会导致F46/Ag的光学性能发生显著退化,波长为350 nm处的光谱反射率变化值随累积辐照通量呈指数关系增加,太阳吸收比变化值随累积辐照通量线性增加。通过Monte Carlo模拟计算得到不同深度电离能损和位移能损的分布,发现质子辐照F46/Ag主要通过电离进行能量的传递。当质子能量为30 keV时,F46表面获得质子传递能量的最大值。量子化学计算结果表明30 keV质子辐照F46/Ag时材料表面C—F键和C—C键断裂所需吸收的能量远小于质子传递给F46表面的能量。XPS分析表明质子辐照后材料表层发生了一系列断键和重组反应,生成了自由基和分子片段,表面发生脱氟和碳富集,与量子化学计算结果相吻合。

关键词： F46/Ag二次表面镜低能质子光学性能 MonteCarlo方法量子化学计算 XPS分析

低能质子在半导体材料Si和GaAs中的非电离能损

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电子科技 2016年第12期29卷 191-193页

作者：周志祥三江学院江苏南京210012

分析了新型光电器件在常规空间辐射环境下,电子器件所产生的一系列位移型损伤及对应成因。经多次对比实验发现,其位移损伤和器件失效主要由非电离能损(NIEL)所诱发。其根本损耗来源为:在低能空间状态下,库仑间的相互作用力将凸显,并逐... 详细信息

分析了新型光电器件在常规空间辐射环境下,电子器件所产生的一系列位移型损伤及对应成因。经多次对比实验发现,其位移损伤和器件失效主要由非电离能损(NIEL)所诱发。其根本损耗来源为:在低能空间状态下,库仑间的相互作用力将凸显,并逐渐占据主导地位。而当前主要采用的散射微分截面法,如Mott-Rutherford型散射法,均无法有效屏蔽核外电子间存在的库仑作用力影响,从而导致大量非电离能损产生。由此,文中结合非电离能损特性及成因,在解析算法基础上结合Monte-Carlo推衍方法,以SRIM程序模拟并推算出较精确的低能质子在半导体材料(以Si、Ga AS为例)中的NIEL数值量级,同时参照薄靶近似思想改良实验。实验数据规律表明,能量总值为1 ke V的低能质子材料中NIEL评测数值量级大约为Ga As质子材料的1/5、Summers数值量级的1/3,这一结果将为航天材质设计和改良提供重要的参考。

关键词：低能质子半导体材料 NIEL非电离能损 Si、GaAs

电子、质子、X和Y射线辐照过程中和辐照后加固MOS器件的损伤恢复

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微电子学 1984年第6期 57-61页

作者：刘英清

本文报导了电子、质子、X和Y射线辐照期间和辐照后加固MOS器件的恢复特怀。结果表明,复杂的恢复特性受被试元件的损伤灵敏度控制。结果还表明,损伤灵敏度取决于剂量率、总剂量、电源偏置、栅极偏置、晶体管类型、辐射源和粒子能量。如... 详细信息

本文报导了电子、质子、X和Y射线辐照期间和辐照后加固MOS器件的恢复特怀。结果表明,复杂的恢复特性受被试元件的损伤灵敏度控制。结果还表明,损伤灵敏度取决于剂量率、总剂量、电源偏置、栅极偏置、晶体管类型、辐射源和粒子能量。如果没有相应的地面的试验和分析结果,这些依赖关系的复杂性质来解释在空间(暴露在电子和质子的整个光谱中)的LIS器件即或不是不可能的。性能也是十分困难的。某些情况下,n沟器件的阈值电压漂移可以在辐照后几小时之内完全恢复,这时具有的阈值电压平衡值大于辐照前的值。这个效应取决于总剂量,辐射源和暴露过程中的栅偏置电压。相比之下,p沟器件的阈值电压漂移在受辐射后30天内只能恢复20％。

关键词：辐照恢复特性器件阈值电压漂移低能质子 MOS 加固

28nm特征尺寸SRAM型FPGA单粒子效应研究

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28nm特征尺寸SRAM型FPGA单粒子效应研究

作者：王紫博南京航空航天大学

学位级别：硕士

SRAM型FPGA由于具有可编程的灵活性,较高的性能,开发周期短和使用成本低等优点,在航空航天领域得到了广泛的运用。但是SRAM型FPGA由于其特殊的结构,极易受到单粒子效应的影响。且随着FPGA特征尺寸的缩小后,单粒子效应影响愈发明显。本... 详细信息

SRAM型FPGA由于具有可编程的灵活性,较高的性能,开发周期短和使用成本低等优点,在航空航天领域得到了广泛的运用。但是SRAM型FPGA由于其特殊的结构,极易受到单粒子效应的影响。且随着FPGA特征尺寸的缩小后,单粒子效应影响愈发明显。本文针对28 nm特征尺寸的FPGA单粒子效应开展了较为系统的研究,主要研究内容及成果如下:1)研究设计了28 nm FPGA单粒子效应的测试系统,给出了单粒子效应的测试方法。测试系统可以测试28 nm FPGA配置存储器和块存储器的翻转截面,以及FPGA的功能出错,并且可以通过监测电流判断FPGA是否发生单粒子锁定;利用脉冲激光单粒子实验平台验证了该系统的可靠性;2)针对XC7K70T中的配置文件开展了相应的研究,利用部分重构的方法对FPGA中的配置码流进行了反向解析,加强了对FPGA单粒子效应的理解。通过码流解析获得了7系列FPGA中资源和码流对应的关系以及帧数和帧地址的对应关系,同时也得知了配置文件中不同命令代表的含义。3)研究利用所设计的测试系统对28 nm FPGA开展了单粒子效应辐照实验。实验表明28nm FPGA对于单粒子效应极为敏感,在高LET重离子的辐照下,产生了大量的错误;低能质子可以通过直接电离引起28 nm FPGA单粒子效应,并且可以引起多位翻转;通过对比低能质子和高能质子的实验结果,发现了FPGA内部不同资源的敏感性并不相同。4)利用码流解析所获得的信息开发了28 nm FPGA故障注入平台。在所设计的故障注入平台中主要使用了全局注入、随机注入和单次注入三种注入方式。其中全局注入因为在码流中所有的位均注入错误,得到的结果最为准确,但所耗费的时间较长。而随机注入则可以缩短注入时间;此外,利用该故障注入平台验证了随机注入和全局注入的等效性,随后利用随机注入的方式测试了不同功能电路的敏感因子,并测试了针对敏感资源采用三模冗余加固后的电路敏感度。本文主要研究设计了28 nm FPGA单粒子效应测试系统,确定了测试方法,开发了故障注入平台,并针对低能质子也可以引起FPGA单粒子翻转这一新现象开展了研究,这些工作可以为后续开展28 nm及以下特征尺寸FPGA单粒子效应研究奠定一定的理论和实验基础。

关键词： FPGA 单粒子效应码流解析低能质子故障注入

Investigation of neutronic parameters of ^(nat)U spallation target irradiated by low-energy protons

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Nuclear Science and Techniques 2016年第4期27卷 135-146页

作者： Zohreh Gholamzadeh Seyed Mohammad Mirvakili Amin Davari Mostafa Hassanzadeh Reactor Research School Nuclear Science and Technology Research Institute

Accelerator-based neutron sources could outstandingly compete with the reactor-based ones, which are widely used for research aims and radioisotope *** neutron sources are used by many research centers. In this work, the potential of natural uranium spallation target irradiated by low-energy protons for production of an external neutron source was *** code was used to model the spallation target. The results showed using 30-Me V protons of 100 μA current a neutron flux in order of 10~7n/s cm^2 leaks from an optimized-dimension target. Different physical models available in the computational code do not result in significant relative discrepancies for neutron yield and deposited heat calculations. Water with a velocity of 0.6 m/s can be used as coolant for the spallation target to keep the surface temperature under 100 °C at atmospheric pressure.

关键词：质子辐照低能质子散裂靶中子参数散裂中子源自然同位素生产生产潜力