应用在空间辐射环境下的互补金属氧化物半导体图像传感器（CIS）会受到高能质子辐照损伤，导致性能退化，严重时甚至功能失效。为了分析CIS高能质子辐照损伤机理，本文以0.18 μm工艺CIS为研究对象，利用西安200 MeV质子应用装置开展了注量分别为1×10¹⁰、5×10¹⁰、1×10¹¹ p/cm²的100 MeV质子辐照实验。获得了单粒子瞬态响应的典型特征和暗信号、暗信号分布、暗信号尖峰及随机电码信号（RTS）等敏感参数的退化规律，揭示了不同偏置条件和不同注量下CIS高能质子辐照损伤的物理机制。实验结果表明：对暗信号而言，加偏置条件比未加偏置条件变化显著；质子辐照诱发的位移损伤和电离损伤引起暗信号的增大；位移损伤诱发的体缺陷诱发暗信号尖峰的产生，且随着辐照注量的增大而增多；空间电荷区中不同类型的体缺陷导致两能级和多能级RTS的产生。

为了评估电荷耦合器件（CCD）在空间科学探测以及航天卫星成像等空间辐射环境中应用的可靠性，揭示了CCD转换增益以及线性饱和输出等重要性能参数的退化机制及其实验规律。辐照实验在质子回旋加速器上进行，质子能量为60 MeV和100 MeV，质子注量分别为1×10¹⁰ cm^-2、5×10¹⁰ cm^-2和1×10¹¹ cm^-2。将CCD的主要性能参数在两个不同能量质子辐照后进行比较，实验结果表明，CCD的性能参数对质子辐照产生的电离损伤和位移损伤非常敏感，辐照后转换增益和线性饱和输出明显下降，且暗信号尖峰和暗电流明显增大。此外，分析了质子辐照CCD诱发的电离损伤和位移损伤，给出了CCD性能参数退化与质子辐照能量和注量的变化关系曲线。

在直接数字式频率合成器(DDS)单粒子效应失效现象的基础上,研制了具备寄存器读写、功耗电流测试和输出效应波形捕获功能的DDS辐射效应在线测试系统,开展了DDS单粒子效应实验研究。结果表明,单粒子效应会导致DDS输出波形扰动,波形功能中断,功耗电流陡然增大。分析认为：DDS内部PLL模块发生单粒子瞬态和单粒子翻转,是引发波形扰动的主要原因; 内置DAC的主要功能寄存器翻转引发了输出波形功能中断; 电流增大是单粒子闭锁引起的。本项研究为国产DDS器件的加固和考核提供了一定的参考。

基于蒙特卡罗软件Geant4，探讨质子与硅的库仑散射和核反应及中子与硅的核反应产生反冲原子沉积非电离能量的过程，建立质子和中子在硅中的非电离能量阻止本领计算方法。在此方法中，描述了原子间库仑散射的物理过程，模拟带电粒子与晶格原子之间的屏蔽库仑散射。计算得到不同能量质子和中子在硅中因库仑散射和核反应产生反冲原子的非电离能量沉积及阻止本领的等效性，计算结果与中子ASTM标准及文献计算得到的质子数据符合很好。

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。

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。