辐照效应对于掺镱光纤放大器模式不稳定阈值影响的理论研究

光纤放大器在辐照环境中具有良好的应用前景,而模式不稳定(transverse mode instability,TMI)效应则是制约光纤放大器功率提升的重要因素.因此,针对辐照效应对于掺镱光纤放大器TMI阈值的影响,开展了理论研究.通过将辐致损耗引入光纤放大器的TMI理论模型,率先给出了考虑辐照效应的TMI阈值表达式,探讨了TMI阈值随辐射剂量的变化规律,研究表明:辐照效应对于TMI阈值的影响,不仅与光纤的抗辐照性能有关,还与光纤放大器的增益系数有关.增益系数的增大,会减缓TMI阈值随辐射剂量的衰减,但也会导致TMI阈值的整体下降.通过对比辐照效应对于TMI阈值和输出功率的影响,结果发现,TMI阈值随辐致损耗衰减更快.这也使得TMI效应成为辐照条件下光纤放大器输出功率的限制因素.相关研究结果,对于辐射条件下光纤放大器的设计及应用研究具有指导意义.

基于GaN材料的器件辐照效应的评估方法

论文提出了一种基于GaN材料的器件辐照效应的评估方法,从GaN基器件的辐照效应导致的退化出发,涵盖基于结构的材料退化的辐照效应评估和基于电学性能的辐照效应评估,实现对器件辐照效应的全面评估。此外,论文选取具体的器件进行实践验证,证实了所提出的评估方法的可行性和有效性。

GaN器件辐照效应与LDO电路的单粒子敏感点协同设计研究

创新地开展p型栅GaN器件的单粒子辐照与建模研究,提取的单粒子激励电流被加载用于全GaN的低压差线性稳压器(LDO)稳压电路的单粒子设计中,获得了该电路单粒子敏感节点,最终得到该节点在重载状态与轻载状态时对应的单粒子瞬态(SET)响应分别为500 mV/60 ns,1210 mV/60 ns。上述研究建立起GaN器件-全GaN基电路的T-CAD/SPICE单粒子效应协同设计方法。

^(60)Co-γ射线对青冈栎、细叶青冈种子的辐照效应

为了研究^(60)Co-γ射线对青冈栎、细叶青冈的辐照效应,以13种不同剂量(0、10、20、30、40、50、60、70、80、90、100、110、120 Gy)的^(60)Co-γ射线辐照处理青冈栎、细叶青冈种子,观察对其种子生根、成苗、幼苗生长及可溶性糖含量、叶绿素含量、丙二醛含量、超氧化物歧化酶(SOD)活性、过氧化物酶(POD)活性等5项生理指标的影响,计算最适剂量范围。结果表明:(1)用不同剂量^(60)Co-γ射线辐照后,青冈栎、细叶青冈种子的生根率变化不显著;(2)高剂量辐照能够显著降低种子根长、成苗率,且随着辐照剂量的增加,幼苗生长量基本呈现逐渐降低的趋势;(3)随着辐照剂量的增加,幼苗叶片内可溶性糖含量显著降低,青冈栎叶片中的叶绿素a、叶绿素b、叶绿素a+b含量均呈先升后降的趋势,细叶青冈幼苗叶片中的叶绿素a、叶绿素b、叶绿素a+b含量均随着辐照剂量的增加呈先升后降再升的趋势,且不同处理间的差异显著;(4)随着辐照剂量的增加,2种树幼苗叶片中的丙二醛含量显著升高,SOD、POD活性先升后降,且在不同处理间差异显著;(5)青冈栎对^(60)Co-γ射线辐照的半致死剂量(LD_(50))为43.03 Gy,临界剂量(LD_(40))为51.68 Gy,细叶青冈对^(60)Co-γ射线辐照的半致死剂量为33.54 Gy,临界剂量为40.92 Gy。综上,^(60)Co-γ射线辐照诱变青冈栎、细叶青冈的适宜辐照剂量分别为43.03~51.68、33.54~40.92 Gy。

2.79μm中红外激光对CMOS图像传感器的辐照效应研究

研究中红外波段激光对CMOS图像传感器的辐照效应,对探索空间态势感知系统光学成像器件的激光干扰和损伤条件具有重要军事意义。开展了不同重频下2.79μm中红外激光对CMOS图像传感器的干扰与损伤实验。观察到CMOS图像传感器的饱和、过饱和以及损伤产生的绿屏、彩色条纹、黑屏、亮线等一系列干扰损伤现象。同时测量了传感器各种辐照现象相对应的2.79μm中红外激光干扰损伤阈值,研究了图像传感器辐照效应与激光重频之间的内在关系,分析了2.79μm中红外激光对CMOS图像传感器的干扰损伤机理。研究表明,CMOS图像传感器的激光损伤主要以材料的热熔融为主,热效应明显。在激光重频10 Hz的辐照下,饱和干扰阈值为0.44 J/cm^(2)、过饱和阈值为0.97 J/cm^(2)、损伤阈值为203.71 J/cm^(2)。研究表明CMOS图像传感器具有很好的抗干扰和抗损伤能力,实验测得的相关阈值数据在空间激光攻防领域具有重要的参考价值。

ICF装置靶场关键材料的辐照效应研究进展

从惯性约束聚变(ICF)装置中靶场关键材料易受辐照损伤、从而限制材料使用寿命和装置稳定运行的现实问题出发,总结归纳了有关不锈钢、铝合金、终端光学组件三大类靶场关键材料的辐照效应研究进展,详细介绍了靶室内高能中子束、γ射线、X射线等高能粒子和射线引起靶室第一壁材料出现烧蚀、中子活化等辐照损伤问题,以及靶室环境对关键材料的影响和防护处理。此外,还阐述了打靶试验中所产生的复杂辐射环境、基频与三倍频激光对靠近靶室的终端光学组件所产生的各类辐照损伤现象和相关作用机理。

GaN HEMT器件^(60)Co-γ辐照效应研究

研究了总剂量4 Mrad(Si)^(60)Co-γ辐照对AlGaN/GaN HEMT器件的影响,器件在辐照过程中采用不同的加电方式。辐照过程会增加器件的栅泄漏电流,但辐照终止后电流快速恢复至初始状态。对比辐照前后的直流性能,器件的肖特基势垒高度、阈值电压、漏电流、跨导等未出现退化问题。实验结果表明,基于自主开发的GaN标准工艺平台所制备AlGaN/GaN HEMT器件,具有稳定可靠的^(60)Co-γ抗辐照能力。

单层过渡金属硫化物的辐照效应研究

单层过渡金属硫化物在多个领域具有极大的发展前景。为了研究过渡金属硫化物的辐照效应,以MoS2为代表,讨论了在γ射线辐照后的光电性能变化。结果表明,γ射线辐照会影响MoS2的光电性能,不同辐照剂量对MoS2的影响呈现非线性趋势,其中,辐照剂量为10 kGy时,MoS2的电学性能变化最明显,电导率达到512 S/m,是辐照前的6倍。为开发应用于飞行器中的高灵敏度传感器提供参考。

无线电引信的超宽谱辐照效应及其防护

探讨了超宽谱高功率微波对无线电引信的辐照效应、耦合机理和防护方法。利用超宽谱高功率微波辐照源对多姿态的无线电引信进行了辐照实验并对结果进行了分析,实验表明当引信和弹体的轴向与超宽谱高功率微波的电场极化方向一致时,引信最容易被引爆,辐照效应最明显。通过理论分析和辐照实验找出超宽谱高功率微波能量耦合机理为:引信和弹体上感应的瞬变电压通过引信电源电路传递到执行电路,瞬变电压上升率超过了电路中晶闸管的断态电压临界上升率,使晶闸管意外导通,导致引信误动作。在不影响引信工作特性前提下,采取增加防护器件和替换敏感器件的加固方法,可以提高引信抗干扰能力。采用综合防护加固方法可使引信在超宽谱高功率微波辐照下不再产生误动作,达到了防护加固的目的。

某型通信电台超宽带辐照效应

为了研究通信装备受超宽带电磁脉冲干扰的影响规律,对某型通信电台开展了超宽带电磁脉冲辐照效应实验。研究发现:在场强为50kV/m,脉冲下降沿小于1ns、脉宽小于2ns的超宽带辐射场下,受试电台出现显示屏显示异常,造成该效应的电磁能量耦合通道为电台显示面板;增大超宽带辐射场至150kV/m时,短波电台出现显示屏显示异常、死机、重启、声音中断(调谐后恢复)等效应;超宽带脉冲对通信电台的效应只与辐射场强度有关,不存在累积,造成这些效应的电磁能量耦合通道为电台显示面板和供电电源线。

MOSFET的电离辐照效应

本文研究了MOSFET的电离辐照效应,给出了辐照在MOSFET栅介质中引起氧化物电荷对阈电压的贡献与辐照剂量和栅偏置电场的相互依赖关系.结果表明,辐照引起的氧化物电荷与管子的沟道种类无关.另外,漏源电压对MOSFET的辐照响应也有影响.统计数据表明,对管子阈电压漂移有贡献的界面态的能级范围大约为 E_s/2.对实验结果进行了讨论.

能量型电磁干扰下无线电引信辐照效应试验方法

为解决无线电引信在不同能量型辐射源下的效应试验难题,针对能量型干扰源特点与无线电引信工作特性,提出了一种通用的能量型干扰下无线电引信辐照效应试验方法。采用姿态全自动模拟控制、光纤传输测试、内储式可控供电等方法,最大限度地减小试验设备对辐射电磁场的影响。试验及测试结果表明：该方法可实现引信姿态水平、俯仰、自转、距离等多自由度的全自动控制,3 dB带宽测试系统需求频率〈100 MHz的无线电引信发火信号测试以及12～32 V范围内无线电引信可调供电。试验及测试结果也证明了该方法具有较好的有效性和通用性。

L波段微波脉冲对微型计算机的辐照效应实验

在L波段使用1.3 GHz载波频率的微波脉冲辐照微型计算机主板,通过改变脉冲宽度、重复频率和脉冲串长度等参数,实验研究了微波脉冲辐照导致微型计算机失去响应的功率阈值的变化规律,讨论了L波段微波脉冲辐射的积累效应。实验结果表明:当微波脉冲宽度增加时,微波功率阈值下降;当微波脉冲重复频率升高时,微波功率阈值呈下降趋势;在固定重复频率的条件下,微波脉冲数目的增加也会导致微波功率阈值的下降;微波脉冲功率阈值始终小于连续波微波的功率阈值。当微波脉冲间隔时间较长或者脉冲宽度较宽时,微波功率阈值由单个微波脉冲的参数确定,与脉冲重复频率没有明显关系。利用假设的微波脉冲辐射积累效应,可以定性解释和分析微波脉冲辐照微型计算机实验中功率阈值变化的趋势。

60Coγ射线对石斛兰辐照效应的影响

采用不同辐照剂量(10、20、30、40 Gy)的60Coγ射线处理088、166、168三个石斛兰品种幼苗(四叶期苗),通过观测辐照对成活率、株高、假鳞茎长、叶片长、宽的影响。结果显示:半致死剂量在30～60 Gy之间,品种间存在差异;不同辐照剂量对叶片宽度影响不明显,而对株高、假鳞茎长、叶片长均有抑制作用,其中30、40 Gy的辐照剂量作用明显,但品种间有一定的差异。

某型无人机数据链系统HEMP辐照效应

收发组合作为无人机数据链系统的核心部件,其抗电磁干扰能力直接影响机载通信安全。为检验核电磁脉冲(HEMP)辐照条件下某型无人机数据链系统的可靠性,基于快沿电磁脉冲模拟系统建立了无人机HEMP效应试验平台,以典型"失锁"效应作为受干扰判别依据,开展了无人机数据链系统辐照效应研究,分析了无人机数据链"失锁"效应机理。结果表明:核电磁脉冲场强达到72 k V/m时能够对飞机数据链测试系统产生干扰,导致地面监视系统回报通信链路全部失锁、飞行控制模拟器黑屏,且收发组合放置姿态改变基本不影响数据链系统干扰阈值。通过电磁仿真分析发现,飞行控制模拟器端接电缆耦合外界强场信号使收发组合供电瞬时中断,进而导致数据链测试系统产生干扰。排除数据链测试系统中飞行控制模拟器,在辐照场强<90 k V/m情况下,无人机下行遥测链路不会出现失锁。

电磁脉冲对数字电路的辐照效应研究

为研究电磁脉冲对数字电路的辐照耦合规律,介绍了雷电电磁脉冲的模拟装置并以某装备上信息处理的串行数据分配电路为试验研究对象,研究了电磁脉冲辐射场对数字电路的辐照效应,通过改变场的强度、极性、被试器件的类型等试验条件,探讨了电磁脉冲对数字电路的耦合规律。试验结果表明:影响电磁脉冲对电路的辐照耦合的因素有场的强度、接收天线形状、器件电路的内部结构与阻抗特性、设备或系统在电磁场中的方向、以及线上的信号(即高或低电平信号)等。

^(60)Coγ射线对荷兰鸢尾的辐照效应

以60Coγ射线对‘展翅’荷兰鸢尾种球进行辐照,对各处理的出苗率、成活率、株高、植株形态变化、子球繁育等指标做调查统计。结果表明,在3~10Gy范围内,随着剂量的加大,植株的辐照损伤效应也逐渐加强;且大种球耐辐照能力大于小种球;辐照对M2代植株开花仍有很大的影响,其中7Gy处理的M2代植株变异率相对最高,成活率也较高,并能得到优变单株。根据结果确定‘展翅’荷兰鸢尾小种球适宜的辐照剂量为7~8Gy。

玉米自交系辐照效应的研究

用 2 0 0Gy6 0 Coγ射线辐照玉米自交系黄早四干种子 ,引起玉米自交系各性状的较大变异。M1表现出明显的辐射生理损伤效应 ,M2 、M3的质量性状未发现有明显的变异 ,但生育期、株高、穗位高、穗长等数量性状出现较高的突变频率 ;M3开始出现黄、白化苗、矮生株等隐性突变和雄性不育株 ,同时在粒色上也产生了有明显变异的个体。再次证明异花授粉作物的辐射诱发突变导致M2 形成杂合的植株 ,而诱发突变大多为隐性的 ,需在M3纯合后才表现出来 ,M4 代测交种试验结果表明 ,自交系经辐照后 ,有选择出高配合力个体的可能。

连续波多普勒引信雷电电磁脉冲辐照效应

为了研究雷电电磁脉冲场对连续波多普勒引信安全性能的影响,确定引信的能量耦合通道和效应规律,构建了引信雷电电磁脉冲辐照试验系统,并开展了该引信雷电电磁脉冲辐照效应试验。试验结果表明:受试引信最佳能量耦合姿态为引信竖直向上,弹体轴线与辐射场传播方向垂直,三角环天线平面垂直于辐射场传播方向;主要能量耦合通道为弹体;不同辐照波形下引信的临界干扰场强不同,在配用152 mm弹体时,1.2/50,5.4/70,0.25/100和10/350μs波形的临界干扰场强分别约为74,60,65和75kV/m。雷电电磁脉冲对受试引信的作用机理为:辐射能量通过弹体耦合到执行电路输入端,由于感应信号脉冲宽度满足触发脉冲宽度的最低要求,从而推动引信执行电路误动作。

电磁脉冲与连续波对数字电路的辐照效应比较

为了比较不同类型的干扰源对数字电路的辐照效应,以串行数据分配电路为研究对象,以平面连续波和雷电电磁脉冲为干扰源,研究了不同类型的干扰源对数字电路的影响,通过改变辐照场强、频率等试验条件,总结了不同干扰源对数字电路的干扰规律,分析了干扰机理,并通过电路仿真进行了验证。试验结果表明:不管是连续波还是电磁脉冲,均能对数字电路造成干扰,但二者对数字电路的干扰结果不同,连续波辐照时,主要影响多谐振荡器方波的高、低电平持续时间及占空比,而电磁脉冲辐照时,则会产生一段频率远高于方波信号的振荡,而且在信号处于低电平时比高电平时更容易受到干扰。