电源系统抗伽玛总剂量辐射能力评估方法

为了评估某电源系统抗伽玛总剂量辐射能力,研究了评估电子系统抗伽玛总剂量辐射能力的QMU方法。为获得应用QMU方法所需的输入量,提出了以蒙特卡罗方法和SPICE电路模拟相结合的分析方法,用以确定受伽玛辐照后系统性能参数的裕量及不确定度。应用QMU方法对电源系统抗伽玛总剂量能力进行了评估,将评估结果和实验结果进行了比较,验证了方法的可行性。

抗辐射能力量化设计方法

抗辐射能力表现为系统技术性能对辐射损伤的敏感程度。抗辐射能力是设计、生产出来的。抗辐射量化设计能力是抗辐射加固技术发展水平的重要标志。根据QMU(性能阈值、裕量和不确定度)的思想,提出量化抗辐射设计,第一要优化系统总体设计,为辐射损伤敏感的技术性能合理地分配裕量;第二要量化系统工作的辐射环境及其不确定度,量化在实际工作的辐射环境中,辐射损伤引起的系统及其器件和结构的技术性能变化和不确定度,综合优化抗辐射措施,确保技术性能变化及其不确定度被有效控制在分配的裕量范围内,最后量化加固设计效果,预测系统抗辐射能力。

同轴虚阴极振荡器数值模拟

给出了同轴型虚阴极振荡器的数值模拟和部分理论分析结果，指出许多几何结构参数包括阴极宽度、二极管间隙等都对输出微波的频率、带宽和能量转换效率有较大的影响。给出了这些参量之间关系的数值模拟结果，在一定程度上为同轴虚阴极振荡器的实验研究提供了理论基础。

孔洞厚度对高功率微波脉冲耦合的影响

通过数值模拟研究了高功率微波脉冲与有限厚度孔洞的耦合过程，得出了孔洞厚度对高功率微波脉冲耦合的一些有用结果。

微波脉冲孔缝线性耦合的数值与实验研究

本文讨论了微波脉冲与孔缝耦合在电磁兼容研究中的重要性,并用实验方法和数值模拟方法研究了微波脉冲与腔体上孔缝的线性耦合过程,给出了部分数值模拟结果和初步的实验结果.分析了耦合对入射波载频、入射场偏振方向和孔缝尺寸的依赖关系,得出了微波脉冲与孔缝耦合的共振效应和增强效应等规律,同时也给出了共振发生的条件.

强背景下光电系统空间目标探测能力

光电系统可见光探测在空间目标监测中发挥着重要作用,而强背景下空间目标探测一直是限制光电探测设备能力的瓶颈;为了提高光电系统实际探测能力,从系统探测能力表征参数-信噪比入手,分析了系统探测信噪比的理论公式和选择原则;针对强背景对光电系统探测信噪比的影响,分析给出了不同光谱滤波方式对光电系统探测信噪比的影响程度;分析了不同布站方式对系统探测能力的影响,并开展了实际观测测量。理论分析表明,采用合适的光谱滤波技术可有效提高光电系统的探测能力,系统探测信噪比提高1倍;通过合理布设光电系统的观测站点,使得光电系统对空间目标的探测能力显著提高,对目标的可探测概率从51%提高到96%,理论分析与实验观测结果基本一致。

瞬时电离辐射剂量率对BiMOS运放输出扰动时间的影响

对两种不同类型BiMOS运算放大器(JFET-Bi,PMOS-Bi)γ瞬时电离辐射效应进行研究。结果显示,BiMOS运放瞬时辐射扰动时间随剂量率变化呈现出一定的规律性,在剂量率较低情况下扰动时间随剂量率指数增长,剂量率较高时,扰动时间呈现出饱和特性。另外,输入信号不同,输出扰动时间随剂量率的变化也会有差异。

外场激励下腔内屏蔽电缆响应的方法研究

将时域有限差分(FDTD)法和外场激励下屏蔽电缆的传输线模型相结合,研究计算了外场激励下带缝金属腔内屏蔽电缆的终端负载响应。首先利用FDTD计算了腔内屏蔽电缆处的激励场,然后由得到的激励场和外场激励下屏蔽电缆的传输线模型计算得到屏蔽电缆的终端响应。研究表明,屏蔽电缆对外场干扰具有良好的屏蔽性能。该方法需要的内存和计算量较小,并且使用简单方便。

用于质子和伽马射线探测的金刚石薄膜探测器的辐照性能

研制出CVD金刚石薄膜探测器,在国家串列加速器和60Co稳态辐射源上分别完成了该探测器对9 MeV质子束流和1.25 MeVγ射线的辐照性能研究。结果表明:该探测器在9 MeV质子照射累积强度达到1013cm-2时,探测器信号电荷收集效率减小量低于3.5%,辐照前后探测器暗电流没有明显变化。计算得到9 MeV质子对该探测器的损伤系数为1.3×10-16μm-1.cm2。由于γ射线与金刚石作用产生的电子起到了填补缺陷的作用,探测器信号电荷收集效率随γ射线照射剂量的增加略有增加,在γ射线累积照射量达到10.32 C/kg时,其增幅小于0.7%。说明金刚石薄膜探测器具有较高耐辐照强度,适用于高强度辐射测量领域。

辐照偏置影响深亚微米MOS器件总剂量效应的理论研究

由理论公式推导出辐照偏压影响MOS器件总剂量效应宏观电学参数的解析表达,并给出器件仿真结果加以验证。在总剂量效应未达到饱和的情况下,截止态漏电流由辐照偏压和累积剂量的关系式唯一确定。引入等效累积剂量的概念,用于将MOS器件实际工作中的各类偏置映射为最劣偏置状况,进而利用实测数据求取对应的电学响应。所得单管解析表达式应用到电路仿真中能反映电路在不同偏置情况下的总剂量效应,可用于甄别电路的最劣辐照偏置状态。

CMOS工艺微控制器瞬时电离辐射效应实验研究

利用CMOS工艺微控制器的实验测试系统,在"强光一号"加速器上进行了瞬时剂量率效应实验。实验研究采用的γ脉冲宽度为20ns,剂量率(以Si原子计)为6.7×106～2.0×108Gy/s。在不同的剂量率水平下观察到了扰动和闭锁效应,获得了微控制器的闭锁阈值,分析了扰动时间、系统功耗电流与剂量率间的关系。瞬时电离辐射在CMOS工艺电路的PN结中产生光电流,导致了电学和功能参数的退化。

阴极微凸起形状对热不稳定性的影响

为了研究阴极微凸起形状对其热不稳定性的影响,采用数值模拟方法研究了不同外加电场条件下,圆柱、圆台和圆锥形等不同形状微凸起的热不稳定性发展过程。结果显示:对于不同形状的微凸起,当微凸起顶部温度达到阴极材料的熔点时,微凸起内部温度分布差异显著,随着微凸起形状由圆柱-圆台-圆锥形变化,微凸起内部温度接近材料熔点的部位越来越少;外加电场相同时,微凸起形状越接近圆锥形,爆炸电子发射延迟时间越长;在阴极表面电场强度高于11GV/m时,爆炸电子发射延迟时间随着微凸起顶底半径比值的减小或阴极表面电场强度的下降近似成指数规律增长。

高功率微波与带孔洞腔体非线性耦合的理论研究

从Ｍａｘｗｅｌｌ方程组和电子流体方程组出发，研究了高功率微波束与腔体非线性耦合的过程。用时域有限差分方法计算了不同大气条件下的非线性耦合过程。与线性耦合的结果进行比较，总结了一些新的非线性耦合规律。

静态单粒子翻转截面的获取及分类

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。

微波脉冲窄缝耦合的数值模拟方法

本文应用一种近似方法，结合时域有限差分法，模拟了微波脉冲与腔体上有限厚度孔缝的线性耦合过程，给出了耦合场对入射波载频、入射场偏振方向、腔体壁电导率以及孔缝尺寸的依赖关系，得出了微波脉冲与孔缝耦合的共振效应和增强效应等规律。

二极管爆炸发射阴极等离子体的膨胀扩展

分析了二极管中爆炸发射产生阴极等离子体的演化特征,在考虑了阴极等离子体朝阳极膨胀运动使二极管阴阳极间距缩短这一效应的同时,还计入了阴极等离子体沿发射表面径向扩展运动对二极管有效发射面积的影响。基于Child-Langmuir定律,利用在一个四脉冲强流电子束源装置上得到的电流、电压等实验数据,假定阴极等离子体轴向膨胀和径向扩展速度近似相等,研究了阴极等离子体的膨胀扩展动力学行为。计算结果表明,阴极等离子体朝阳极的膨胀和沿径向的扩展速度为0.9～2.8cm/μs。

双极型运算放大器瞬时电离辐射效应实验研究

建立了运算放大器瞬时电离辐射效应在线测试系统,选取不同带宽、不同压摆率的3种双极型运算放大器,在西北核技术研究所的"强光一号"加速器上进行了实验。结果显示,在相同剂量率下,双极运算放大器的带宽越大、压摆率越高,其输出端口瞬时电离辐射恢复时间越短。分析表明,对于具有内补偿电容的双极运算放大器,其压摆率与补偿电容有关;补偿电容越小,压摆率越大,运算放大器输出端口瞬时电离辐射扰动的恢复时间越短。

场致发射的温度效应对微波管爆炸电子发射的影响

为研究场致发射的温度效应对微波管中爆炸电子发射过程的影响,在对比分析低温条件下的场致发射电流密度Fowler-Nordheim(FN)和一般的电子发射电流密度积分公式的基础上,利用细长圆柱形微凸起模型,重点考虑焦耳加热和热传导两个因素,编程计算得到了微凸起内部的温度分布和不同位置处温度随时间的变化。结果表明:场致发射的温度效应是一个重要影响因素,考虑温度对场致发射的影响后,微凸起内部各点的温度随时间呈非线性增长,且增长速率越来越大;在微波电场强度较弱时,若不考虑场致发射的温度效应而直接用FN公式表示的电流密度代入计算,会使爆炸发射延迟时间变短;当微波电场很强时,温度效应对爆炸发射延迟时间的影响则较小。

非均匀大气中γ射线输运的蒙特卡罗模拟方法

γ射线在高空大气中的输运问题常采用蒙特卡罗方法进行模拟,但由于大气是非均匀连续介质,通常需要根据高度上的密度变化将大气进行分层处理.高空大气密度变化非常剧烈,精细的分层会带来很大的计算量.针对非均匀连续介质中的粒子输运问题,利用质量距离抽样方法代替传统的步长抽样方法,提出一种可直接模拟粒子在非均匀连续介质中输运的蒙特卡罗方法,实现γ射线在非均匀大气中输运的蒙特卡罗模拟,并与MCNP程序的计算结果进行比较,结果符合较好.

混合辐射场测量中屏蔽设计的组合优化方法

在混合辐射场测量中,各测点的辐射环境和测量目标不同,同一种屏蔽方案不能很好地满足各测点的需要。有必要发展一种辐射屏蔽自动优化设计方法,实现屏蔽效果的定量评价,并针对不同情况进行屏蔽优化。根据代价利益分析方法提出了辐射屏蔽措施的优化评估方法;引入遗传算法建立了组合屏蔽自动设计方法。计算表明该评价方法与文献及MCNP模拟计算结果相符;在典型的裂变中子、裂变γ混合辐射条件下,优化设计方案的辐射干扰相当于原方案的44%。组合屏蔽设计方法可以针对特定辐射环境和测点参数进行自动优化设计,对混合辐射场测量的方案设计和数据分析具有积极的作用。