中子单粒子效应研究现状及进展

回顾了中子单粒子研究的国内外发展情况,介绍了近几年西北核技术研究所在西安脉冲堆开展的低能中子单粒子效应研究进展。比较了稳态与脉冲工况下中子单粒子效应的异同性;分析了含有SRAM结构器件随着特征尺寸的减小,中子单粒子效应敏感性加剧的物理机制。分析认为目前中子单粒子效应已成为小尺寸大规模互补金属氧化物半导体器件的主要中子效应表现;中子辐射效应研究中,除了位移损伤效应以外还必需重视由中子电离造成的中子单粒子效应。     

敏化LiF(Mg,Ti)热释光剂量片γ射线响应特性

敏化LiF(Mg, Ti)热释光剂量片（LiF(Mg, Ti)-M TLD）是用于强脉冲辐射场剂量测量的主要探测器。对国内4个厂家生产的敏化LiF(Mg, Ti)热释光剂量片进行了射线响应的一致性、重复性和线性的比较研究, 测量了射线辐照后4种敏化LiF(Mg, Ti)热释光剂量片试验样品的吸收剂量读数平均值及标准偏差, 比较了4种样品在不同吸收剂量下的灵敏度及其变异系数, 并获得了超出线性上限的大剂量辐照对剂量片线性响应特性的影响规律。研究结果表明, 北京防化研究院生产的剂量片性能最优, 试验样品在吸收剂量为6 Gy(Si)时读数变异系数为3.11%, 重复性指标在5%以内, 线性响应上限在50~100 Gy(Si)之间。吸收剂量为150 Gy(Si)并退火后再次使用时的灵敏度漂移幅度约为11%。     

随机静态存储器低能中子单粒子翻转效应

 建立了中子单粒子翻转可视化分析方法,对不同特征尺寸（0.13~1.50 μm）CMOS工艺商用随机静态存储器(SRAM)器件开展了反应堆中子单粒子翻转效应的实验研究,获得了SRAM器件的裂变谱中子单粒子翻转截面随特征尺寸变化的变化趋势。研究结果表明:SRAM器件的特征尺寸越小,其对低能中子导致的单粒子翻转的敏感性越高。     

Synergistic effects of neutron and gamma ray irradiation of a commercial CHMOS microcontroller

This paper presents the experimental results of a combined irradiation environment of neutron and gamma rays on 80C196KC20,which is a 16-bit high performance member of the MCS96 microcontroller family.The electrical and functional tests were made in three irradiation environments:neutron,gamma rays,combined irradiation of neutron and gamma rays.The experimental results show that the neutron irradiation can affect the total ionizing dose behaviour.Compared with the single radiation environment,the microcontroller exhibits considerably more severe degradation in neutron and gamma ray synergistic irradiation.This phenomenon may cause a significant hardness assurance problem.     

Synergistic effects of neutron and gamma ray irradiation of commercial CHMOS microcontroller

This paper presents the experimental results of a combined irradiation environment of neutron and gamma rays on 80C196KC20, which is a 16-bit high performance member of the MCS96 microcontroller family. The electrical and functional tests were made in three irradiation environments: neutron, gamma rays, combined irradiation of neutron and gamma rays. The experimental results show that the neutron irradiation can affect the total ionizing dose behaviour. Compared with the single radiation environment, the microcontroller exhibits considerably more severe degradation in neutron and gamma ray synergistic irradiation. This phenomenon may cause a significant hardness assurance problem.     

不同集成度SRAM硬X射线剂量增强效应研究

给出了不同集成度16K—4Mb随机静态存储器SRAM在钴源和北京同步辐射装置BSRF3W1白光束线辐照的实验结果;通过实验在线测得SRAM位错误数随总剂量的变化,给出相同辐照剂量时20—100keVX光辐照和Co⁶⁰γ射线辐照的剂量损伤效应的比例因子;给出集成度不同的SRAM器件抗γ射线总剂量损伤能力与集成度的关系;给出不同集成度SRAM器件的X射线损伤阈值.这些结果对器件抗X射线辐射加固技术研究有重要价值.     

基区表面势对栅控横向PNP晶体管中子位移损伤的影响

通过在常规横向PNP晶体管基区表面氧化层上淀积栅电极,制作了可以利用栅极偏置调制基区表面势的栅控横向PNP晶体管。对无栅极偏置电压和偏置电压分别为-10V和10V的栅控横向PNP晶体管,在西安脉冲反应堆上开展注量为2×1012,4×1012,6×1012,8×1012,1×1013 cm-2的中子辐照实验,研究基区表面势的增加和降低对栅控横向PNP晶体管中子位移损伤退化特性的影响。研究结果表明,基区表面势的增加引起栅控横向PNP晶体管共射极电流增益倒数的变化量随辐照中子注量的退化速率增加,基区表面势的降低对位移损伤退化速率无明显影响。     

10位CMOS数模转换器在中子和γ混合环境下的综合辐射效应

研究了在反应堆中子和γ射线综合辐照环境下CMOS工艺10位数模转换器(DAC)的辐射效应。通过对DAC在γ辐射环境、中子辐射环境、中子和γ混合辐射环境以及中子预辐照后进行γ射线辐照下的效应对比发现,在中子和γ混合辐射环境下会产生电离总剂量效应加剧现象,即一定混合程度的中子和γ同时辐照会增强CMOS器件的辐射效应。     

CMOS电路瞬态辐照脉冲宽度效应的实验研究

 在“强光一号”加速器上,对两种CMOS反相器和一种CMOS存储器进行了长脉冲状态和短脉冲状态下的辐照实验,测量了CMOS电路的瞬时辐照效应规律,得到了CMOS电路辐射损伤阈值与脉冲宽度的关系,分析了CMOS电路在不同脉冲宽度下的效应差异。实验结果表明：CMOS电路的辐射损伤阈值随脉冲宽度的增加而降低,在20 ns的脉冲宽度辐照下,CMOS反相器4007和4069的闩锁阈值大约为150 ns脉冲辐照下的2倍,CMOS存储器6264的翻转阈值在20 ns脉冲宽度辐照下为150 ns脉冲宽度辐照下的3倍。     

DPF-300脉冲X射线源同步触发系统研制

 DPF-300脉冲X射线源的同步触发系统采用三级触发：第一级由初级脉冲产生器触发氢闸流管；第二级由氢闸流管输出脉冲触发多路触发开关；第三级由多路触发开关和触发箱组成，触发主放电场畸变开关。该触发系统中多路触发开关产生负极性脉冲信号，通过耦合电容，到达开关的触发脉冲上升沿，约为40 ns，脉冲半高宽约60 ns，上升陡度大于0.67 kV/ns。能够同时触发40个同轴型场畸变开关，电压工作范围20～40 kV，不同发次触发箱输出的触发脉冲信号时间分散性小于4 ns，同一发次不同开关的放电时间分散性小于20 ns。在工作电压20 kV，主放电开关充0.115 MPa氮气时，整机负载电流达到约1 MA。