1 同济大学土木工程学院建筑工程系，上海 200092
2 同济大学工程结构性能演化与控制教育部重点试验室，上海 200092
3 苏州热工研究院有限公司，江苏 苏州 215004
长期辐射环境作用下，混凝土力学性能会发生退化影响堆坑混凝土结构乃至核电站的长寿期运行。以核辐射环境下混凝土及其组分的体积和力学性能的多尺度演化为主线，回顾分析相关研究成果。现有研究对核辐射诱导矿物组分、骨料、硬化水泥浆及混凝土的体积变化和力学性能演化机理和规律有了基本的认识，建立了混凝土体积膨胀和力学性能多尺度演化的基本数值模型。为可靠预测辐照混凝土力学性能，需要充分关注骨料的随机分布和不同组分的辐照效应差异，建立基于矿物组成的辐照混凝土力学性能退化的多尺度模型。
混凝土 中子辐射 γ辐射 体积膨胀 性能退化 多尺度模型 concrete neutron radiation γ radiation swelling performance degradation multi-scale model
1 中国计量大学材料与化学学院，杭州 310018
2 晶科能源股份有限公司，上饶 333100
针对P型钝化发射极背面接触(PERC)太阳能电池在服役期间受到电势衰退和湿热诱导衰退影响而引起光电转换效率降低的问题，本文通过光电注入和热退火工艺对已衰退电池进行修复并研究其增效机制。实验结果表明：在光照强度为3倍标准太阳光、电注入电流为10 A、退火温度为150 ℃、工艺50 min实验条件下，对180片已衰退电池进行修复实验，其中94.32%的已衰退电池的光电转换效率得到修复，实验后电池光电转换效率平均提升8.96%。光致发光光谱和量子效率分析表明，光电注入和热退火工艺可有效减少电池因电势诱导衰退和湿热衰退形成的内部缺陷和背表面缺陷，提升衰退电池片的光电转换效率。
光电注入 P-PERC太阳能电池 氢钝化 转换效率 性能衰退 电势诱导衰退 湿热衰退 photo & electric injection P-PERC solar cell hydrogen passivation conversion efficiency performance degradation potential induced degradation damp-heat degradation
中国科学院新疆理化技术研究所 固体辐射物理研究室，新疆 乌鲁木齐 830011
为了分析恶劣空间辐射环境导致星敏感器性能退化、姿态测量精度降低的原因，深入研究了辐射环境下互补金属氧化物半导体（Complementary Metal Oxide Semiconductor, CMOS）图像传感器辐射损伤对星敏感器性能退化的影响。该方法通过建立空间辐射和CMOS图像传感器辐射损伤敏感参数、星敏感器性能参数之间的相关性，揭示了CMOS 图像传感器器件参数退化到星敏感器系统参数退化的传递机制。60Co-γ辐照试验表明：辐照后，系统信噪比的降低导致星敏感器星等探测灵敏度的降低，信噪比是联系CMOS图像传感器和星敏感器系统之间的桥梁。质子辐照试验表明：当辐照注量大于3.68×1010 p/cm2时，已无法正确提取星点质心。该研究结果为星敏感器在轨姿态测量误差预测和修正技术的研究奠定了一定的基础，更可以为高精度星敏感器的设计提供一定的理论依据。
星敏感器 CMOS图像传感器 辐射损伤 性能退化 star sensor CMOS image sensor radiation damage performance degradation 红外与激光工程
2020, 49(5): 20190555
1 西北工业大学, 西安 710072
2 空军工程大学, 西安710038
3 华东交通大学, 南昌 330013
基于广义熵损失函数, 分别在无信息先验及共轭先验分布下, 获得维纳过程参数及可靠性指标的贝叶斯估计, 并将其与极大似然估计、平方损失函数下的贝叶斯估计进行对比讨论。仿真结果表明, 广义熵损失函数下的贝叶斯估计均方误差最小, 精度最高, 同时该估计的表达式比较灵活, 能够有效刻画过高估计和过低估计造成风险不同的情形。
可靠性分析 维纳过程 广义熵损失函数 贝叶斯估计 性能退化 reliability analysis Wiener process generalized entropy loss function Bayesian estimation performance degradation
西北核技术研究所 激光与物质相互作用国家重点实验室, 陕西 西安 710024
开展了单结GaAs太阳电池808 nm、10.6 μm连续激光辐照实验研究, 结果显示, 相同激光耦合强度下两种激光对电池的损伤模式相似, 且随着激光耦合强度逐渐提高, 电池最大输出功率呈现“阶梯”状下降。通过对比辐照过程中温升速率、温度峰值以及高温持续时间对损伤结果的影响, 结合能谱仪和扫描电子显微镜的测量结果以及方差分析结果对损伤机理进行了分析和验证。认为高温导致GaAs分解、电极氧化是单结GaAs太阳电池性能退化的主因。
激光辐照效应 单结GaAs太阳电池 连续激光 热损伤 性能退化 laser irradiation effect single junction GaAs solar cell continuous wave laser thermal damage performance degradation 红外与激光工程
2018, 47(5): 0506001
针对电磁脉冲对太阳电池造成的损伤效应，通过器件电路联合仿真的方法，在建立硅太阳电池单元器件模型的基础上，分析研究了在阶跃脉冲电压的注入下，太阳电池性能的退化情况。结果表明：在电压幅值一定时，上升时间存在一临界值，当上升时间大于这一临界值时，太阳电池的性能退化是可恢复的，小于这一临界值时，太阳电池短路电流和开路电压将迅速衰减，填充因子也随之减小，电池部分失效甚至全部毁坏。在上升时间一定时，不同幅值的电压都会使得电池的短路电流和开路电压下降，但相对于开路电压，短路电流的下降并不显著，当电压幅值大于某一值时，开路电压下降趋于加快，随着电压幅值的不断增加，太阳电池将被击穿，从而完全失效。
电磁脉冲 太阳电池 损伤效应 性能退化 EMP solar cell damage effect performance degradation
1 中国空气动力研究与发展中心, 四川 绵阳 621000
2 北京跟踪与通信技术研究所, 北京100094
为满足系统级电磁兼容测试标准IEC61000-4-2, 许多航空电子设备中都有静电放电(ESD)防护器件, 其功能的失效直接影响到被保护电路和整机的安全性。在分析该类器件的失效机理时考虑到典型性, 选择双极性ESD防护器件0603ESDA-TR作为受试对象, 研究了系统级ESD注入对器件性能的影响, 并对器件内部温度分布进行了仿真分析。研究表明ESD脉冲注入时雪崩电流在整个pn结面分布不均匀, 仅集中在边缘几个点上, 局部过热点的温度甚至达到硅熔融温度, 将破坏原有的晶格结构, 导致器件二次击穿而发生硬损伤。当ESD电压达到25kV后, 器件的性能参数开始退化, 但反向漏电流几乎不变; 连续100次脉冲后器件完全失效。分析后得出的结论是: ESD防护器件遭受系统级静电放电冲击时具有累积效应, 其失效是由性能退化引起的, 并且传统的漏电流检测无法探测到ESD引起的损伤。
系统级测试 ESD防护器件 性能退化 瞬变电压抑制器 二次击穿 system-level tests ESD protection devices performance degradation transient voltage suppressor second breakdown
1 空军工程大学信息与导航学院, 陕西 西安 710077
2 兰州空间技术物理研究所, 甘肃 兰州 730000
针对始终处于加电状态工作模式的半导体激光器，通过分析单个粒子对器件的辐射过程，将空间辐射效应离散的描述为所有单粒子造成辐射效应的累积。考虑到粒子到达服从泊松过程的特点，建立了半导体激光器空间辐射效应性能退化模型。推导了器件可靠度函数以及平均故障前时间的表达式。对InGaAs多量子阱激光二极管在高轨空间辐射环境中的性能退化过程进行了仿真，得到了器件的光功率退化曲线。结果表明光功率退化量与辐射时间近似成正比例关系。由此提出了同时考虑辐射与退火效应条件下，器件的光功率退化速率，通过拟合得出该速率与空间辐射平均剂量率成正比。获得了半导体激光器的可靠度曲线，进而计算了器件的平均故障前时间。
激光器 性能退化模型 泊松过程 空间辐射环境 位移损伤效应 退火效应 中国激光
2014, 41(10): 1002002
1 空军工程大学信息与导航学院, 陕西 西安 710077
2 兰州空间技术物理研究所真空低温技术与物理实验室, 甘肃 兰州 730000
基于空间辐射和器件辐射效应的特点，选取正态分布对辐射的剂量率和单位辐射剂量造成的性能退化量进行描述，得到了卫星光通信系统中半导体激光器的可靠度函数。进而以高轨空间辐射条件为背景，对器件的性能退化量进行了模拟，在模拟数据的基础上利用最大似然估计法计算性能退化量的分布函数，得到了器件的可靠度曲线以及平均寿命。最后分析了减少测试时间，以较少的样本数量进行估计的可行性。
激光器 半导体激光器 空间辐射环境 性能退化 可靠性 正态分布 激光与光电子学进展
2014, 51(5): 051401
