中国原子能科学研究院核反应团队依托国内外的大科学装置，在重离子熔合-裂变机制、垒下熔合增强机制、奇特核反应机制、奇异结构和奇异衰变方面取得了多项原创性成果。本文对其中的代表性成果进行了简要回顾。主要包括：（1）系统调查了正Q值中子转移的耦合道效应，并提出了自洽的方法评估转移耦合的贡献，发现了异常的同位素效应；（2）提出了用高精度背角准弹散射方法抽取原子核的形变参数，确证了原子核存在十六极形变；（3）提出了用轻带电粒子的替代俘获反应方法，基于此方法给出了关键的239Pu（n，2n）反应截面；（4）系统考察了sd壳丰质子核奇异衰变谱学，发现了22Si的β缓发双质子衰变模式，并发现镜像核22Si/22O的β衰变中存在极大的同位旋不对称性，同时在26Si中发现了迄今为止最强的同位旋混合态；（5）系统研究了奇特核体系在近垒能区的反应机制，首次给出了实验证据表明经典色散关系不适用于中子晕核6He+209Bi体系，并对质子滴线核8B和17F的反应机制进行了细致考察。本文也对将来基于重离子飞行时间谱仪和北京放射性束流线可能开展的工作进行了展望。
重离子核反应 近垒能区 奇异核结构 Nuclear reactions induced by heavy ions Energies close to the Coulomb barrier Exotic nuclear structure
1 湘潭大学材料科学与工程学院, 湖南湘潭 411105
2 上海精密计量测试研究所, 上海 201109
3 西北核技术研究院, 陕西西安 710024
4 中国原子能科学研究院, 北京 102488
基于中国原子能科学研究院的 HI-13加速器, 利用不同线性能量传输(LET)值的重离子束流对 4款来自不同厂家的 90 nm特征尺寸 NOR型 Flash存储器进行了重离子单粒子效应试验研究, 对这些器件的单粒子翻转(SEU)效应进行了评估。试验中分别对这些器件进行了静态和动态测试, 得到了它们在不同 LET值下的 SEU截面。结果表明高容量器件的 SEU截面略大于低容量的器件; 是否加偏置对器件的翻转截面几乎无影响; 两款国产替代器件的 SEU截面比国外商用器件高。国产替代器件 SEU效应的 LET阈值在 12.9 MeV·cm2/mg附近, 而国外商用器件 SEU效应的 LET阈值处于 12.9~32.5 MeV·cm2/mg之间。此外, 针对单粒子和总剂量效应对试验器件的协同作用也开展了试验研究, 试验结果表明总剂量累积会增加 Flash存储器的 SEU效应敏感性, 分析认为总剂量效应产生的电离作用导致了浮栅上结构中的电子丢失和晶体管阈值电压的漂移, 在总剂量效应作用的基础上 SEU更容易发生。
NOR型 Flash存储器 重离子 单粒子效应 总剂量效应 协同效应 NOR Flash memory heavy ions Single Event Effect(SEE) Total Ionizing Dose(TID) effect synergistic effects 太赫兹科学与电子信息学报
2022, 20(9): 877
1 中国空间技术研究院 宇航物资保障事业部, 北京 100029
2 哈尔滨工业大学 材料科学与工程学院, 黑龙江省 哈尔滨 150001
3 哈尔滨师范大学 物理与电子工程学院, 黑龙江省 哈尔滨 150025
选用35 MeV Si离子, 针对NPN及PNP型双极晶体管(BJT)进行辐照实验, 探究重离子辐照条件下双极晶体管辐射损伤及缺陷在不同发射结偏置条件下的影响规律。通过原位测试不同偏置条件的双极晶体管电流增益等参数随辐照注量的变化关系, 研究了发射结偏置条件对双极晶体管辐射损伤的影响。此外, 采用深能级瞬态谱(DLTS)针对辐照后的双极晶体管进行了测试, 得到了双极晶体管内的辐射缺陷信息。基于电性能测试和DLTS分析结果可以看出, 双极晶体管辐照时所施加的偏置条件能够明显地影响器件的电性能参数和器件内的深能级缺陷浓度, 不同类型的缺陷对于电性能的影响也存在明显差异。
双极晶体管 重离子辐照 位移辐射 深能级缺陷 bipolar junction transistor heavy ions displacement radiation deep level defects 太赫兹科学与电子信息学报
2017, 15(5): 874
在倒装芯片的单粒子效应防护设计验证中, 重离子在到达器件敏感区前要经过几百微米的衬底材料, 需要计算器件敏感区中离子的线性能量传输(LET)值。采用兰州重离子加速器加速的 55 MeV/μ58Ni离子对基于倒装的 Xilinx公司550万门现场可编程门阵列(FPGA)实现的典型系统的单粒子效应防护设计进行了试验验证, 采用 SRIM、FLUKA和 GEANT等不同方法对试验中的 LET值进行了分析, 同时将 SRIM分析的典型结果与基于磁偏转飞行时间法的试验数据进行了比较, 发现与现有的重离子分析结果有一定差异。因此在防护验证中采用离子 LET作为主要参数的情况下, 应对重离子(尤其是高能段 )的 LET的计算方法进行约定, 以规范试验过程, 增强数据的可比性。
静态随机存储器型现场可编程门阵列 倒装芯片 单粒子效应 重离子 线性能量传输 Stopping Range Ions Matter-based Field Programmabl flip -chip single eventeffect heavy ions Linear Energy Transfer 太赫兹科学与电子信息学报
2016, 14(6): 985
四川大学物理科学与技术学院微电子技术四川省重点实验室,成都 610064
本文研究了重离子辐照前后SiO2/Si结构光学性质的变化。实验选择初始能量为414 MeV,不同辐照总剂量的Sn离子,在室温下辐照氧化层厚度为36 nm和90 nm的SiO2/Si结构。并在不同测试温度下获得了辐照前后SiO2/Si结构的光致发光谱(PL)谱。在相同的测试温度下,随着辐照总剂量的改变,峰位发生了移动,峰的强度也发生了改变; 在相同的辐照总剂量下,随着测试温度的改变,峰位发生移动。由于受束缚激子发光的影响,在测试温度为80 K时出现了一个新的光致发光峰。
重离子 SiO2/Si结构 变温光致发光 swift heavy ions SiO2/Si structure temperature-dependent photoluminescence spectrum
1 中科院近代物理研究所,中国甘肃,兰州,730000
2 兰州大学生命科学学院,中国甘肃,兰州,730000
本文采用80MeV/u12C6+和50keV的电子辐照沙打旺干种子,研究沙打旺干种子不同注量的辐照生物学效应,检测其生理生化指标.结果表明:无论是碳离子辐照还是电子辐照,发芽势都随注量的增加先升高后降低,发芽率都随注量增加逐渐降低.其次,碳离子辐照样品,其超氧化物歧化酶(SOD)、谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)活性变化随注量增加先升高后降低,即存在一个峰值,过氧化氢酶(CAT)在高??×106ions/cm2注量的离子辐照中其活性基本不发生变化;不同注量的电子辐照,样品的CAT、SOD、GSH-Px活性都是先升高后降低.第三,无论是碳离子辐照还是电子辐照样品的谷胱甘肽(GSH)含量变化不显著,与注量的变化没有明显的相关性.总而言之,本工作发现碳离子及电子辐照样品,其多个生理生化指标均随注量的增加呈先升高后降低的趋势,但GSH变化对碳离子或电子辐照都不敏感.
重离子 沙打旺 抗氧化酶 发芽率 发芽势 heavy ions Astragalus adsurgens pall anti-oxidative enzyme germination fraction germination potential
1 中科院近代物理研究所,中国甘肃,兰州,730000
2 兰州大学生命科学学院,中国甘肃,兰州,730000
从辐照剂量和修复时间两个角度研究了重离子辐照对肿瘤细胞DNA损伤及细胞周期的影响,为重离子治癌的临床应用积累基础数据.不同剂量的80MeV/u20Ne10+辐照SMMC-7721细胞样品,利用单细胞凝胶电泳技术(Single Cell Gel Electrophoresis,SCGE)对细胞DNA损伤进行了检测,利用流式细胞技术(Flow Cytometry Methods,FCM)对细胞周期变化进行了分析.80MeV/u20Ne10+辐照后4小时内,SMMC-7721细胞的DNA损伤与辐照剂量呈线性关系,在0小时组其线性相关因子r为0.9621,4小时组为0.914;随着修复时间的增加,DNA损伤与辐照剂量不再线性相关,但0.5Gy, 1Gy和2Gy三个剂量点的DNA损伤程度极为相近.另外,重离子辐照后SMMC-7721细胞发生S期和G2/M期阻滞现象,其随剂量变化及时间变化的规律不同于X、γ等低LET(Linear Energy Transfer)射线辐照.
重离子 SMMC-7721细胞 DNA损伤 细胞周期 流式细胞术 heavy ions SMMC-7721 cells DNA damage cell cycle flow cytometry methods
