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。
抗辐射能力 量化设计 量化方法 abilities against radiation effects quantitative design quantitative method 强激光与粒子束
2015, 27(9): 090201
1 西北核技术研究所, 西安 710024
2 清华大学 工程物理系, 北京 100084
3 西安交通大学 电子与信息工程学院, 西安 710049
为研究场致发射的温度效应对微波管中爆炸电子发射过程的影响, 在对比分析低温条件下的场致发射电流密度Fowler-Nordheim(FN)和一般的电子发射电流密度积分公式的基础上, 利用细长圆柱形微凸起模型, 重点考虑焦耳加热和热传导两个因素, 编程计算得到了微凸起内部的温度分布和不同位置处温度随时间的变化。结果表明:场致发射的温度效应是一个重要影响因素, 考虑温度对场致发射的影响后, 微凸起内部各点的温度随时间呈非线性增长, 且增长速率越来越大; 在微波电场强度较弱时, 若不考虑场致发射的温度效应而直接用FN公式表示的电流密度代入计算, 会使爆炸发射延迟时间变短; 当微波电场很强时, 温度效应对爆炸发射延迟时间的影响则较小。
场致发射 温度效应 爆炸电子发射 脉冲缩短 微凸起 微波管 field emission temperature effect explosive electron emission pulse shortening microprotrusion microwave tube
1 清华大学 工程物理系, 北京 100084
2 西北核技术研究所, 西安 710024
3 西安交通大学 电子与信息工程学院, 西安 710049
为了研究阴极微凸起形状对其热不稳定性的影响, 采用数值模拟方法研究了不同外加电场条件下, 圆柱、圆台和圆锥形等不同形状微凸起的热不稳定性发展过程。结果显示:对于不同形状的微凸起, 当微凸起顶部温度达到阴极材料的熔点时, 微凸起内部温度分布差异显著, 随着微凸起形状由圆柱-圆台-圆锥形变化, 微凸起内部温度接近材料熔点的部位越来越少; 外加电场相同时, 微凸起形状越接近圆锥形, 爆炸电子发射延迟时间越长; 在阴极表面电场强度高于11 GV/m时, 爆炸电子发射延迟时间随着微凸起顶底半径比值的减小或阴极表面电场强度的下降近似成指数规律增长。
阴极 场致发射 微凸起 热不稳定性 爆炸电子发射延迟时间 cathode field emission microprotrusion thermal instability time delay of explosive electron emission
1 清华大学 工程物理系, 北京 100084
2 西北核技术研究所, 西安 710024
采用电路分析和解析建模方法研究了CMOS电路中甄别总剂量效应最劣辐照与测试偏置的问题。通过引入小规模模拟电路和数字电路的例子进行具体分析, 获取了不同电路的最劣偏置情况。对于数字电路, 引入了敏感因子的概念用于定量计算不同辐照与测试偏置组合下电路的总剂量效应敏感程度。利用实测数据或电路仿真结果对甄别结果进行了一一验证, 得到相一致的结论, 证明了该研究思路的正确性。
CMOS电路 总剂量效应 最劣偏置 敏感因子 CMOS circuit total ionizing dose effect worst-case bias condition factor of sensitivity 强激光与粒子束
2012, 24(11): 27572762
1 清华大学 工程物理系， 北京 100084
2 西北核技术研究所， 西安 710024
3 西安交通大学 电子与信息工程学院， 西安 710049
分析了二极管中爆炸发射产生阴极等离子体的演化特征，在考虑了阴极等离子体朝阳极膨胀运动使二极管阴阳极间距缩短这一效应的同时，还计入了阴极等离子体沿发射表面径向扩展运动对二极管有效发射面积的影响。基于Child-Langmuir定律，利用在一个四脉冲强流电子束源装置上得到的电流、电压等实验数据，假定阴极等离子体轴向膨胀和径向扩展速度近似相等，研究了阴极等离子体的膨胀扩展动力学行为。计算结果表明，阴极等离子体朝阳极的膨胀和沿径向的扩展速度为0.9～2.8 cm/μs。
二极管 爆炸发射 阴极等离子体 膨胀扩展动力学 diode explosive emission cathode plasma expansion dynamics
为了评估静态随机访问存储器(SRAM)型现场可编程门阵列(FPGA)器件的单粒子效应，寻求单粒子翻转敏感部位，以XCV300PQ240为实验样品，利用重离子辐照装置详细测试了该器件的静态翻转截面，并根据配置存储单元用途的不同，对翻转数据进行了分类。结果表明：SRAM型FPGA的内部存储单元对单粒子翻转效应十分敏感；配置存储器翻转主要由查找表(LUT)及互连线资控制位造成，这两者的翻转占总翻转数的97.46%；配置存储器中各类资源的单粒子翻转(SEU)敏感性并不一致，输入输出端口(IOB)控制位和LUT的单粒子翻转的敏感性远高于其它几类资源，但LUT在配置存储器中占有很大比例，在加固时应予以重点考虑。
辐照效应 单粒子效应 单粒子翻转 FPGA FPGA irradiation effects single event effects single event upset
为了评估某电源系统抗伽玛总剂量辐射能力, 研究了评估电子系统抗伽玛总剂量辐射能力的QMU方法。为获得应用QMU方法所需的输入量, 提出了以蒙特卡罗方法和SPICE电路模拟相结合的分析方法, 用以确定受伽玛辐照后系统性能参数的裕量及不确定度。应用QMU方法对电源系统抗伽玛总剂量能力进行了评估, 将评估结果和实验结果进行了比较, 验证了方法的可行性。
电子系统 抗辐射能力 评估方法 QMU方法 蒙特卡罗方法 electronics system radiation hardness assessment method quantification of margins and uncertanties Monte Carlo simulation
1 清华大学 工程物理系,北京 100084
2 西北核技术研究所,西安 710024
将时域有限差分(FDTD)法和外场激励下屏蔽电缆的传输线模型相结合,研究计算了外场激励下带缝金属腔内屏蔽电缆的终端负载响应。首先利用FDTD计算了腔内屏蔽电缆处的激励场,然后由得到的激励场和外场激励下屏蔽电缆的传输线模型计算得到屏蔽电缆的终端响应。研究表明,屏蔽电缆对外场干扰具有良好的屏蔽性能。该方法需要的内存和计算量较小,并且使用简单方便。
高功率微波 时域有限差分 屏蔽电缆 传输线模型 high power mirowave finite difference time domain shielded cable transmission line model
1 清华大学,工程物理系,北京,100084
2 西北核技术研究所,西安,710024
3 北京科技大学,材料学院,北京,100083
研制出CVD金刚石薄膜探测器,在国家串列加速器和60Co稳态辐射源上分别完成了该探测器对9MeV质子束流和1.25 MeV γ射线的辐照性能研究.结果表明:该探测器在9 MeV质子照射累积强度达到1013cm-2时,探测器信号电荷收集效率减小量低于3.5%,辐照前后探测器暗电流没有明显变化.计算得到9MeV质子对该探测器的损伤系数为1.3×10-16 μm-1·cm2.由于γ射线与金刚石作用产生的电子起到了填补缺陷的作用,探测器信号电荷收集效率随γ射线照射剂量的增加略有增加,在γ射线累积照射量达到10.32C/kg时,其增幅小于0.7%.说明金刚石薄膜探测器具有较高耐辐照强度,适用于高强度辐射测量领域.proton and gamma -ray on CVD diamond detector
金刚石薄膜 半导体探测器 辐照性能 电荷收集效率 辐照损伤系数
