闪烁体瓦片-光纤量能器的辐照损伤研究

本文描述了对SDC闪烁体瓦片-光纤量能器模型的辐照损伤研究.四个模型用北京正负电子对撞机的1.1GeV电子束累积辐照了6Mrad.测量了在模型的不同深度和不同累积剂量时的光输出,研究了辐照后模型的恢复过程以及辐照损伤对环境气体的依赖.     

位移损伤剂量法评估空间GaAs/Ge太阳电池辐照损伤过程

本文针对GaAs/Ge太阳电池,利用位移损伤剂量法研究了其在轨服役条件下的性能退化行为.首先在地面模拟辐照环境中,试验获得了在不同能量的电子和质子辐照下的电池性能随辐照注量的退化行为.基于上述实验结果以及计算获得的带电粒子在电池中的非电离能量损失(NIEL)获得了不同能量电子辐照位移损伤的等效指数n为1.7,电子损伤剂量转化为质子损伤剂量等效系数为5.2,并进一步建立了电池性能随位移损伤剂量的退化方程.利用该方法对国产GaAs/Ge太阳电池在500,22000和36000 km轨道带电粒子辐 关键词： GaAs/Ge太阳电池 辐照损伤 带电粒子 位移损伤剂量     

超深亚微米互补金属氧化物半导体器件的剂量率效应

对0.18 μm互补金属氧化物半导体(CMOS)工艺的N型金属氧化物半导体场效应晶体管(NMOSFET)及静态随机存储器(SRAM)开展了不同剂量率下的电离总剂量辐照试验研究. 结果表明: 在相同累积剂量, SRAM的低剂量率辐照损伤要略大于高剂量率辐照的损伤, 并且低剂量率辐照损伤要远大于高剂量率辐照加与低剂量率辐照时间相同的室温退火后的损伤. 虽然NMOSFET 低剂量率辐照损伤略小于高剂量率辐照损伤, 但室温退火后, 高剂量率辐照损伤同样要远小于低剂量率辐照损伤. 研究结果表明0.18 μm CMOS工艺器件的辐射损伤不是时间相关效应. 利用数值模拟的方法提出了解释CMOS器件剂量率效应的理论模型.     

同步辐射X射线源的剂量增强效应实验研究

设计了多层平板铝电离室,利用北京同步辐射装置BSRF产生的30—100keV同步辐射硬X射线,测量了不同材料界面Kovar/Au/Al,Pb/Al,Ta/Al的辐射剂量梯度分布,给出了不同材料界面剂量增强因子DEF.在该装置上同时开展了硬X射线辐照引起的CMOS器件4069的剂量增强效应RDEF研究.采用双层膜结构,通过实验给出辐照敏感参数随总剂量的变化关系,从而给出器件损伤增强因子.这些方法为器件抗硬X射线辐射加固技术研究提供了实验技术手段.     

GeV能量的Fe离子在C60薄膜中的辐照效应研究

利用傅立叶转换红外光谱和Raman谱仪分析了0.98 GeV的Fe离子在电子能损Se为3.5 keV/nm时， 不同辐照剂量（5×1010 —8×1013 ions/cm2)下， 在C60薄膜中引起的辐照损伤效应。 分析表明， Fe离子辐照引起了C60分子的聚合与损伤。 在辐照剂量达到一中间值1×1012 ions/cm2， C60分子的损伤得到部分恢复， 归因于电子激发引起的退火效应。 通过对Raman数据的拟合分析， 演绎出Fe离子辐照在C60材料中形成的潜径迹截面或引起损伤的截面约为1.32×10-14 cm2。     

快重离子辐照聚酰亚胺潜径迹的电子能损效应

快重离子辐照聚合物材料时，由于密集电离激发在其路径上产生几纳米直径的潜径迹，径迹形貌受离子种类、离子能量等多种因素的影响.为了研究电子能损对径迹形成所起的作用，利用1.158GeV 的Fe⁵⁶离子和 1.755GeV Xe¹³⁶离子在室温真空环境下辐照叠层聚酰亚胺(PI)薄膜，结合傅里叶转换红外光谱(FTIR)分析技术对辐照引起的化学变化进行了测量.聚酰亚胺官能团的降解及炔基的生成是离子辐照聚合物的主要特征，在注量1×10¹¹到6×10¹²/cm²范围及较宽的电子能损(dE/dX)_e范围 (Fe⁵⁶ 离子：2.2 到 5.2 keV/nm， Xe¹³⁶ 离子：8.6 到 11.3 keV/nm)对官能团的断键率及炔基生成率进行了研究. 红外结果显示在实验涉及的能损范围都有炔基生成，应用径迹饱和模型对实验结果进行拟合，不同能损下的平均损伤径迹半径及炔基生成径迹半径被得到，通过热峰模型对实验结果拟合，给出了离子在聚酰亚胺中产生潜径迹的能损阈值，实验给出的径迹形貌的电子能损效应曲线与热峰模型预言走势基本一致. 关键词： 离子辐照 潜径迹 红外光谱 热峰模型     

真空环境中紫外脉冲激光对熔石英抗损伤能力的影响

在10-3Pa的高真空环境下,利用355nm的紫外脉冲激光以低于石英基片零概率损伤阈值的能量密度对其进行重复多次的全口径扫描,目的是为了研究石英基片在接受不同剂量的紫外激光辐照后其抗损伤能力的变化和原因.通过辐照过程中损伤点的扩展程度以及辐照后的抗损伤测量表明,高真空环境下紫外脉冲激光辐照后的石英基片抗损伤能力明显降低,降低的幅度更多的与其接受激光辐照的次数有关,辐照能量密度的影响相对较小;通过荧光及X射线光电子能谱(XPS)检测发现,紫外脉冲激光辐照后石英基片表面氧缺位的增加是导致其抗损伤能力下降的主要原因,其程度也直接与接受辐照的紫外脉冲激光剂量相关.     

正电子湮没谱学在金属材料氢/氦行为研究中的应用

用于核反应堆的金属结构材料中氢/氦泡的前躯体——(氢/氦)-空位复合体的形成受到温度、辐照剂量等多方面因素的影响,研究其在材料中的形成和演化行为对气泡形核的理解及先进核反应堆材料的发展起着至关重要的作用.然而,受到分辨率的局限,这种原子尺度的微结构很难用电镜等常规方法进行表征,以致于该问题的研究上可利用的数据相对较少.正电子湮没谱学是一种研究材料中微观缺陷的特色表征方法,近些年来慢正电子束流和新型核探测谱仪技术的不断发展以及基于慢束发展起来的多种实验测试方法的改进,使正电子湮没技术应用已拓展到金属材料中氢/氦行为的研究领域,在金属材料表面氢/氦辐照损伤的研究中发挥了重要作用.本文结合国内外相关进展以及本课题组的一些研究成果评述了正电子湮没谱学在金属材料氢氦行为研究中的应用,着重讨论了正电子湮没寿命谱、多普勒展宽谱、符合多普勒展宽三种测量方法在如下金属材料氢/氦行为研究中的优势:1)氢/氦气泡尺寸和浓度的估算; 2)高能氢/氦离子辐照损伤缺陷及缺陷的退火、时效的演化行为; 3)不同形变程度样品中氢/氦与形变缺陷的相互作用; 4)不同能量或剂量氢/氦离子辐照对材料造成的损伤以及氢氦协同作用.     

PMMA光纤辐照特性研究

分析了聚合物光纤在辐照环境下的物理化学变化,实验研究了聚甲基丙烯酸甲脂（PMMA）光纤在不同剂量的γ射线辐照下的辐照损伤和恢复特性,测量了PMMA光纤在可见光波段的辐照光谱和恢复光谱以及在638 nm的辐照前后透过率及辐照损伤.测量结果表明,光纤的辐照损伤和恢复都有波长相关性,辐照剂量低于5 kGy,PMMA光纤在整个可见光波段的辐照损伤情况差别不大,辐照剂量超过5 kGy,PMMA光纤在400 nm~550 nm波段的辐照损伤比600 nm~800 nm的辐照损伤要严重.     

基于4MV静电加速器的高温辐照装置研制及离子辐照初步实验北大核心CSCD

为了模拟钍基熔盐堆(TMSR)材料的中子辐照损伤,基于中国科学院上海应用物理研究所(SINAP)的4 MV静电加速器,研制了一台专用的离子束辐照装置。装置主要由束流传输线和高温、高真空靶室组成。束流传输线装有用于束流磁场扫描和束流监测的设备。装置可提供H^+,He^+,Ar^+等束流用于离子束辐照,束流最高能量4 Me V,最大流强2μA。辐照温度范围为液氮温度至950℃。辐照面积最大为30 mm×30mm。装在靶室的由旋转铝片构成的变能器对束流能量进行调制,可以在样品中得到均匀的辐照损伤。初步的实验结果表明,装置适用于高温合金及其他熔盐堆材料的辐照损伤研究。     

Study of response nonuniformity for the LHCb calorimeter module and the prototype of the CBM calorimeter module

A spatial nonuniformity of the response to high-energy muons is studied in the modules of the LHCb electromagnetic calorimeter and the prototype of the calorimeter module with lead plates and scintillator tiles 0.5 mm thick. The nonuniformity of the response of the inner LHCb modules to 50-GeV electrons is also measured. Software is developed for a thorough simulation of light collection in scintillator plates of a shashlik calorimeter. A model is elaborated to describe light transmission from the initial scintillation to the wavelength-shifting fiber with a subsequent reradiation and propagation of light over the fiber to the photodetector. The results of the simulation are in good agreement with data.     

Forward hadron calorimeter for measurements of projectile spectators in heavy-ion experiment

The construction and performance of a modular hadron calorimeter for NA61 experiment at CERN are described. The calorimeter consists of individual lead/scintillator sandwich modules with the sampling satisfying the compensating condition. The light from the individual scintillator tiles is captured and transported with the WLS-fibers embedded in the scintillator grooves. The light readout is done by avalanche micro-pixel photodiodes. The construction ensures a fine transverse granulation of the calorimeter and a longitudinal segmentation of each module in 10 independent sections. The results of beam tests of the calorimeter prototype are presented.     

Design and assembly of the CsI(T1) crystal module of the BESⅢ electro-magnetic calorimeter

The CsI(T1) crystal modules of the Beijing Spectrometer Ⅲ (BESⅢ) electro-magnetic calorimeter (EMC) were designed and assembled through Monte Carlo simulation and experiments. After the assembly was finished, the performance of each crystal module was tested by cosmic rays. All crystal modules were found to work well before the installation of EMC.     

A study of the influence of kinetic models on calculations of the radiation-convective heating of a space vehicle in Fire-II flight experiment

The aerodynamics of descent modules that enter dense atmospheric layers at a superobital velocity is studied using the Non-Equilibrium Radiation Aero Thermodynamics (NERAT) code and several models of the chemical kinetics of partially ionized air. The conditions of the Fire-II flight experiment are considered. It is shown that the Park, Dunn-Kang, and Martin-Bortner models extensively used in aerophysics provide satisfactory agreement between the calculated convective flux densities and those measured in the flight experiment. These models, however, predict different temperature levels in the shock layer, which can be of importance for correct calculations of radiation heat flux densities.     

Design and assembly of the CsI(Tl) crystal module of the BESⅢ electro-magnetic calorimeter

The CsI(Tl) crystal modules of the Beijing Spectrometer Ⅲ (BESⅢ) electro-magnetic calorimeter (EMC) were designed and assembled through Monte Carlo simulation and experiments. After the assembly was finished, the performance of each crystal module was tested by cosmic rays. All crystal modules were found to work well before the installation of EMC.

     

Study of characteristics of the “shashlik” type cellular electromagnetic calorimeter prototype

The results of measurements of nonuniformities of the response of heterogeneous cellular electromagnetic calorimeter prototypes are presented. The features of technology solutions used in developing calorimetric modules under study are presented.     

工作于非标准环境下体吸收型激光能量计的研制

研究了能直接工作于非标准环境下的体吸收型激光能量计.由能量计热传导、热对流、热辐射的单位时间热交换方程推导出单位时间内能量计升温过程中热能损失的数学模型,根据数学模型对能量计整个升温过程的热损失进行补偿,使得能量计对于不同脉冲长度入射激光的测量结果重复性由4.7%提高到了0.6%,消除了能量计热损失给测量带来的不利影响.针对环境温度从-40℃变化到70℃测温用铜-康铜热电堆对1℃温差响应电压剧增30%的问题,在环境试验箱进行不同环境温度下的激光能量测量实验,得出了能量计不同环境温度下测量结果的修正系数,并利用最小二乘法建立了修正系数同环境温度之间的函数关系,使得环境温度对测量结果的影响得到了修正.     

ATLAS hadron tile calorimeter: Experience in prototype construction and module mass production

This work reflects the long-term (1994–2002) experience of JINR in organizing and participating in large-scale international cooperation of research centers and industrial enterprises of Russia, Europe, and the United States in construction of the ATLAS hadron barrel calorimeter. Considerable attention is given to R&;D works and quality-control methods; the role of the laser metrology developed at JINR in providing high-precision assembly of main calorimeter structural components (submodules and modules) is especially emphasized.     

快速可控降温及纳米薄膜体系用芯片量热仪:综述

本论文主要介绍在过去的5年中,Rostock大学物理研究所发展起来的可控降温,以及升温速度可以达到106K.s-1的薄膜芯片量热仪。许多材料,特别是高分子材料的物理性质通常都强烈地依赖于其热历史,这一量热仪已经成功地用于它们的快速热处理以及同步的热力学量(如热容、焓等)的测量。从而为我们进行亚稳态结构的形成与演化、超快热处理中新的人工材料的制备等问题提供了新的研究手段。此外,由于其非常小的附加热容,该量热仪具有非常高的灵敏性,可用于只有几十纳克的样品的研究。利用交流差分(AC)设计,量热仪的灵敏度提高到几十pico pJ.K-1的量级。从而可以研究受限于厚度仅为几个纳米的高分子薄膜的玻璃化转变过程中热容的变化。本文先讨论要实现快速降温的策略,然后描述该量热仪的传感器的静态和动态热温性质,最后介绍在高分子研究中的几个例子,证实该量热仪在不同测量模式下的应用能力。     

Restoration of parameters of high-energy cascades in Cherenkov water calorimeter with a dense array of quasispherical modules

A problem concerning the restoration of the parameters of a cascade shower with an unknown axis originating by muons in a Cherenkov water calorimeter is considered. A method for estimating the direction and geometric position of the cascade’s axis, which is based on the analysis of responses of quasispherical modules, and the criteria of selection of the events with cascades among the events with a large energy liberation are proposed. The method and the criteria are tested on events with cascades generated by near-horizontal muons of high energies detected by a DECOR coordinate-track detector. The preliminary results of measurements of the energy spectrum of cascade showers are presented.