辐射研究与辐射工艺学报
2023, 41(6): 060703
中国原子能科学研究院 国家原子能机构抗辐照应用技术创新中心北京 102413
空间环境中存在大量的高能粒子，单个高能粒子穿过航天器壳体轰击到电子器件，引发器件逻辑状态翻转、功能异常等单粒子效应，进而影响航天器的可靠运行和任务达成。基于地面加速器辐照试验模拟空间单粒子效应是评估电子器件在空间应用时发生单粒子错误风险的重要手段，只有其抗单粒子效应的指标符合宇航应用要求的器件才能在航天器中使用。航天器面临的空间辐射粒子主要是重离子和质子，它们诱发的单粒子效应也最为显著。开展宇航器件单粒子效应地面模拟试验主要依托重离子加速器和质子加速器，为满足单粒子试验需求，需要研发大面积束流扩束及均匀化、高精度束流快速诊断等技术，以及满足大批量试验任务需求的高效试验终端，重点介绍中国原子能科学研究院的基于加速器的重离子单粒子效应模拟试验技术、质子单粒子效应模拟试验技术和用于器件辐射损伤敏感区识别的重离子微束技术，以及上述技术在宇航器件单粒子效应风险评估中的应用。
空间辐射 单粒子效应 模拟试验 Space radiation Single event effects Simulation test
1 北京微电子技术研究所北京 100076
2 中国航天科技集团有限公司抗辐射集成电路技术实验室 北京 100076）3（中国原子能科学研究院核物理所北京 102413
3 Institute of Nuclear Physics, China Institute of Atomic Energy, Beijing 102413, China
航天集成电路是空间电子系统的核心部件，抗辐射加固技术是保障航天集成电路在空间环境可靠工作的核心技术。随着电路特征尺寸缩小至纳米尺度，单粒子效应逐渐成为制约航天集成电路抗辐射能力的最主要因素。北京微电子技术研究所团队以设计加固方式作为航天集成电路抗辐射研制技术路线，基于在重离子加速器上获取的大量单粒子试验数据，提出新工艺新器件的单粒子效应试验评估新方法，开展测试分析技术和辐射效应规律研究，为加固技术研究提供准确基础信息，检验设计加固技术有效性，揭示单粒子辐射损伤机制，为优化加固提供指导，最终形成高可靠、长寿命航天集成电路产品提供了关键支撑。
航天集成电路 单粒子效应 抗辐射设计加固 辐射试验 Aerospace integrated circuit Single-event effect Radiation hardened by design Radiation test
1 中国原子能科学研究院国家原子能机构抗辐照应用技术创新中心，北京 102413
2 中国科学院半导体研究所光电子器件国家工程中心，北京 100083
3 中国科学院大学材料科学与光电技术学院，北京 100049
针对典型卫星轨道辐射环境下激光二极管（LD）的可靠性评估问题，对自研的975 nm GaAs基量子阱（QW）LD开展了10 MeV质子、3×108~3×1011 cm-2注量的地面模拟辐照实验。结合蒙特卡罗软件仿真模拟和数学分析方法，全面研究了器件位移损伤退化规律，以及不同注量、不同辐照缺陷对器件功率特性、电压特性和波长特性等关键参数的影响。结果显示，质子辐照会引入非辐射复合中心等缺陷并破坏界面结构，导致载流子浓度降低、光电限制能力下降，宏观上体现为器件阈值电流增加、输出功率下降、波长红移和单色性受损。同时，3×1010 cm-2以上注量的10 MeV质子等效位移损伤剂量辐照会对975 nm QW LD性能产生较大影响。
量子光学 量子阱激光二极管 质子 位移损伤效应 性能评估 光学学报
2023, 43(11): 1127001
1 电子科技大学 电子科学与工程学院, 成都 610054
2 重庆吉芯科技有限公司, 重庆401332
3 中国科学院 兰州近代物理研究所, 兰州 730099
4 北京原子能研究院, 北京 102413
设计并实现了一种抗辐射低功耗流水线型8位ADC。对流水线型结构的分辨率影响进行分析, 确定了最优的级间分辨率和流水线结构。采用多种电路的结构设计, 降低了电路功耗。为达到抗辐射指标, 对电路进行了抗辐射加固设计。测试结果表明, 在3 V电源电压、100 MHz时钟输入频率、701 MHz模拟输入频率的条件下, 该ADC的SFDR为596 dBc, 稳态总剂量能力为 2 500 Gy(Si), 单粒子闩锁阈值为75 MeV·cm2/mg, 功耗为69 mW。该ADC采用0.35 μm CMOS工艺制作, 面积为0.75 mm2。该ADC适用于空间环境的通信系统。
模数转换器 流水线 低功耗 抗辐射 ADC pipelined low power radiation hardened
1 北京交通大学 电子信息工程学院，北京 100044
2 中国科学院微电子研究所，北京 100029
3 中国科学院硅器件技术重点实验室，北京 100029
4 中国原子能科学研究院 核物理研究所，北京 102413
5 国防科技工业抗辐照应用技术创新中心，北京 102413
基于中科院微电子所自主研发的V58300硬件平台，设计实现了一种集成电路功能测试系统。该系统包含上位机与下位机两部分，通过在上位机实时更改测试系统相关I/O的定义和输入的测试向量文件，即可自动完成对各种运行频率在25 MHz及以下，I/O数量在48位及以下双列直插(DIP)封装集成电路的功能测试，实现了测试系统的通用化和低成本化。最后通过实验证明本测试系统可以有效地对相关芯片进行功能测试。
现场可编程门阵列 集成电路测试 测试向量 功能测试 Field Programmable Gate Array integrated circuit test test vector function test 太赫兹科学与电子信息学报
2021, 19(3): 537
国际防止船舶造成污染公约(MARPOL)中关于防止船舶垃圾污染的附则V规定, 对含有海洋环境有害的物质(HME)的干燥残留物必须在适当的港口接收设施中排放, 但因费用等因素影响, 很多船只将废弃物直接抛弃于海洋中。 散落于海冰表面的船运铁矿粉会污染海冰品质, 并加速海冰融化, 对海洋环境造成一定的污染。 对铁矿粉污染海冰的光谱反射率特征的研究, 能够为利用光学遥感影像进行海冰品质监测提供数据基础。 通过现场测量覆盖不同面积比例铁矿粉颗粒的海冰和清洁海冰之间光谱特征差异, 为港口附近铁矿粉污染的范围以及沉降量的估算提供参考和依据。 该研究是在渤海海域天然海冰条件下进行的, 获取并分析了不同污染程度的海冰光谱特征, 探讨这些光谱特征与铁矿粉颗粒几何截面积比例的相关性。 为了反演海冰表面铁矿粉面积比例, 利用光谱矢量角余弦值和光谱吸收指数阈值法进行了海冰、 铁矿粉端元提取, 根据混合像元线性解混模型理论, 建立基于特征光谱波段反射率值的海冰表面铁矿粉面积比例反演模型。 所研究海冰表面铁矿粉面积比例分为0 (洁净海冰), 25.8%, 37.2%, 46.1%, 52.1%, 65.1%, 72.5%, 82.3%, 92.3%, 93.1%和100%(纯铁矿粉)等, 数据采集波长范围350~2 500 nm。 结果表明, 利用1 460 nm波段处的吸收指数(SAI)进行海冰和铁矿粉端元提取效果最佳, 反射率与铁矿粉面积在918~1 400, 1 500~1 780和2 250~2 300 nm波段, 相关系数都大于0.90, 86%以上波段范围的反射率与铁矿粉面积的相关系数在0.90以上, 91.75%以上的波段范围相关系数在0.80以上。 选取1 610~1 630 nm波段的平均反射率估算铁矿粉面积比例, 几何截面积较小的误差一般大于几何截面积较大的, 在克服海冰背景反射率的影响下, 比较精确地估算了海冰-铁矿粉像元中铁矿粉颗粒的几何截面积比例, 平均反演精度达到94.23%。
海冰 铁矿粉 光谱 Sea ice Iron ore powder Spectra
1 中国原子能科学研究院 核物理研究所, 北京 102413
2 国防科技工业抗辐照应用技术创新中心, 北京 102413
对国际上用于单粒子效应(SEE)研究的准单能中子源进行了相关调研, 对产生准单能中子源的7Li(p, n)7Be核反应、装置布局以及表征中子场性质的中子注量率、中子能谱、中子束流轮廓及其均匀性、热中子本底等参数的理论计算及实验测量进行了系统的介绍。进行准单能中子SEE实验要求中子源有较高的中子注量率水平、较大的束流轮廓、较好的束流均匀性以及较低的热中子本底, 并且能测量出精确的中子能谱。对准单能中子SEE实验过程以及三种中子SEE截面的尾部修正方法进行了介绍。
准单能中子源 中子注量率 中子能谱 中子束流轮廓 单粒子效应 尾部修正 quasi-monoenergetic neutron source neutron flux neutron energy spectrum neutron beam profile single event effect tail correction method 强激光与粒子束
2019, 31(2): 020201
