CMOS器件p、γ、β辐照损伤等效剂量分析计算

建立了CMOS电子元器件中质子、电子和光子辐照损伤 (电子 空穴对和离位原子浓度 )计算模型。利用微机化的电子 光子簇射过程模拟程序EGS4和TRIM程序分别计算了电子 ( β)、光子 (γ)和质子 ( p)辐照在CMOS器件各层中产生的电子 空穴对和离位原子浓度。计算结果表明 ,在CMOS器件桥结绝缘层中 ,电子产生的电子 空穴对和离位原子浓度最高 ,光子次之 ,质子最低 ,这表明电子辐照损伤最高 ,光子次之 ,质子最小。

辐照下微观结构的演化(Ⅰ)

本文阐明了辐照下微观结构演化模型,由此导出原子贫乏区的分布函数、浓度和平均直径,空位、间隙原子浓度与辐照剂量的关系和数值,辐照肿胀与辐照温度的关系和最大辐照肿胀温度,它们都与实验结果一致。同时自然地得出辐照肿胀的孕育期、转变期和线性肿胀期,这都表明了本模型的合理性。

裂变-聚变中子源

为适应聚变堆的发展和处理高放废物的需要,提出裂变-聚变中子源的概念,它是采用LiD组件放在高通量反应堆中或中国先进研究堆(CARR)重水区中,通过慢中子与6Li(n,α)反应产生2.739 MeV氚离子,它与LiD中的D发生聚变反应,产生聚变中子;随着LiD中氚的快速积累,14 MeV中子产生的D反冲粒子流与氚发生聚变反应,增长聚变中子产额,使14 MeV中子注量率逐渐升高。当氚浓度接近0.5×1022时,D反冲粒子流与氚的聚变反应率的产额接近于1,聚变中子将成倍的增长,类似于连锁反应,使聚变中子产额达到饱和,即t时刻产生氚,都被用于产生聚变反应,形成裂变-聚变中子源。这时的通量非常高,必须在接近饱和前对设定的通量(如3.5×1014n/cm2.s)下逐步降低反应堆功率,如降低CARR中子注量率,使其在设定的通量下达到饱和,适应聚变堆中子注量率的需求。论述了裂变-聚变中子源的原理,聚变中子产生率,氚的积累速率和浓度,D反冲粒子流和与氚的聚变反应速率,以及其影响因素。在均匀中子场下(即不考虑中子降抑的情况下)计算了外径180 mm、内径100 mm的LiD管道中聚变中子注量率。

500℃下316L不锈钢的α粒子辐照起泡

在５００℃下用１．０ＭｅＶ、１．５ＭｅＶ、１．８ＭｅＶ的α粒子轰击混合堆第一壁候选材料－３１６Ｌ不锈钢（固溶态和２０％冷加工态），材料发生严重起泡，引起起泡的通量阈值随入射粒子能量增加而增加。通过对辐照样品的截面微观分析，发现起泡的孕育发展与入射粒子和自身产生的级联碰撞区的联合作用密切相关。起泡发生的区域在损伤峰值区，接近射程末端。

中国低活化马氏体钢CLAM研究进展

低活化铁素体/马氏体钢(RAFM钢)被普遍认为是未来聚变示范堆和聚变动力堆的首选结构材料。国际上给予了高度重视,许多国家都在研发其特有的RAFM钢。中科院等离子体物理研究所在与国内外多家单位的合作下发展了中国低活化马氏体钢———CLAM。本文总结了CLAM钢研制发展的主要进展,包括其成分优化设计、冶炼加工制备工艺、物理性能、机械性能、辐照性能及与液态LiPb的相容性等测试与研究以及各种焊接工艺研究等,并对今后的发展方向进行了展望。

聚变堆低活化马氏体钢的发展

介绍了国际聚变堆低活化结构材料发展概况及趋势,以及国内发展自己特有的低活化马氏体钢的必要性。介绍了聚变堆结构材料——低活化铁素体/马氏体钢发展的必要性及迫切性,以及目前国际上包括欧洲、日本、美国等在此方面研究的进展概况及发展趋势,最后提出了国内发展自己特有的低活化马氏体钢——CLAM钢的必要性,并对目前的研究进展情况做了介绍。

中国液态锂铅包层材料研究进展

液态锂铅包层是国际上普遍关注和最有发展潜力的聚变堆包层概念设计之一,而包层材料是液态锂铅包层的核心问题之一.目前,液态锂铅包层普遍选用低活化铁素体/马氏体钢(RAFM钢)作为结构材料,液态锂铅作为中子倍增剂及氚增殖剂.另外,部分设计采用了耐高温、电绝缘流道插件作为功能材料,以降低磁流体动力学效应及提高冷却剂出口温度(高于700℃).为适应液态包层的发展需求,中国科学院等离子体物理研究所FDS团队联合国内外相关研究单位,进行了具有中国自主知识产权的中国低活化马氏体钢(CLAM钢)及液态锂铅包层功能材料研发,并开展了锂铅热对流及强迫对流回路的设计、研制及腐蚀实验研究,以研究液态金属锂铅的流动特性及其与结构和功能材料的相容性.同时建立了聚变堆材料数据库平台,为促进中国聚变堆液态包层及材料技术的研究和发展提供数据支持.

准单畴YBCO超导体工艺性能研究和微观分析

采用熔融织构生长法 (MTG)结合顶部籽晶工艺 (TSP)制备了不同Y 2 11粒子含量的准单畴熔融织构的YBCO块材 ,样品致密度高 ,机械强度好。VSM测量结果表明 :样品在 30K、0 6T下 ,临界电流密度JC 达到 1 2 3× 10 6A/cm2 ;在 70K、2T下 ,JC 为 1 35× 10 4 A/cm2 ,且JC 对磁场不敏感。SEM分析结果表明 :Y 2 11相的掺杂能够改善织构样品的生长状况 ,同时 ,掺杂的Y 2 11粒子又能作为强的钉扎中心 ;所制备的样品中Y 2 11粒子分布越均匀 ,尺寸越小 。

空间带电粒子谱仪性能测试及能量刻度

采用金硅面垒探测器及CsI(Tl)探测器设计制作了一套△E-E型探测空间粒子的望远镜系统,利用α粒子、质子、氧离子、铁离子4种粒子对该望远镜系统和电子学系统进行性能测试和能量刻度。电子学的增益系统分为三挡,分别为1.0、1/3和1/12.75。实验结果表明:对于α粒子,采用1/3挡,在△E_1和△E_2探测器中每道能量分别是H_1=0.107 MeV和H_2=0.123 MeV。对质子能量的刻度,采用1挡,每道能量H值为0.016 7 MeV,这个H值几乎不随能量变化,在CsI探测器中,每道能量H为1.047 MeV。对氧离子的能量刻度采用1/12.75的挡别,刻度出每道能量是1.11 MeV。在探测器中,沉积能量高于50 MeV,电子学系统进入饱和状态。对铁离子的标定结果与氧离子的结果相同。

质子和γ射线辐照对Bi-系超导体零电阻温度的影响

２０ＭｅＶ质子辐照固态反应法和硝酸盐溶胶凝胶法制备的Ｂｉ－系超导体，伴随有核激发的γ及β射线辐照。在线测量的结果表明超导样品的零电阻温度Ｔ是增加的，但是随着时间的推移Ｔ值逐渐下降。我们测量了超导体的Ｔ和γ射线随时间的变化情况。发现Ｔ在伴随γ射线辐照下首先增加，而后逐渐下降。这表明γ射线对超导体的Ｔ存在两方面的影响，一是激发样品中的载流子，激发态的载流子构成载流子对，其能隙较宽，提高了：二是产生辐照缺陷，破坏超导体的微观结构，降低Ｔ质子辐照在超导样品中产生很多缺陷，降低Ｔ。

低环径比聚变托卡马克液态金属包铜中心导体柱

低环径比(LAR)聚变托卡马克可作为一种紧凑中子源,为聚变早期利用提供了有效途径。本文针对其关键部件中心导体提出新颖液态金属(LM)包钢中心导体往设计结构,其结构由既可增殖氚又可降低导体辐照损伤的防护层和负载巨大电流(>10MA)的中心导体区组成。与常规中心导体柱(CCP)相比,其优势在于:防护区减小了铜导体的辐照损伤;提高了中子利用率及氚增殖率;优化结构的铜导体,保证了较低的欧姆损耗。

中子辐照SiC_f/SiC复合材料的反冲能谱及空间分布

分析了中子与靶原子的相互作用过程,提出了结合中子输运和核反应耦合模型,采用由蒙特卡罗方法编写的RDSNC程序计算了聚变堆第一壁候选材料SiCf,/SiC在14 MeV和1 MeV中子辐照后的反冲核(初级离位原子)、碎片(核反应发射粒子)、嬗变产物和它们的能谱。表明两者具有完全不同的反冲核、碎片和嬗变产物的能谱,14 MeV中子产生的辐照损伤远远大于1 MeV中子的辐照损伤,并具有大量的嬗变产物。

空间带电粒子能谱和通量分布探测的研究

采用金硅面垒探测器、CsI闪烁体和改进的快响应电子学系统 ,设计了一套空间带电粒子谱探测系统 ,包括ΔE E望远镜系统和数据的获取及处理系统。根据该空间粒子探测谱仪系统 ,提出了可同时或分别探测空间带电粒子能谱和通量的方法。可探测粒子的种类和能量分别如下 :质子 ,能量范围为1～ 2 0 0MeV ;α粒子 ,能量范围为 1～ 2 0 0MeV u ;氧离子 ,能量范围为 1 7～ 4 96MeV u ;铁离子 ,能量范围为 2 5MeV～ 1 0GeV u。

500℃下316不锈钢辐照的相变分析

利用x射线衍射方法分析了1.8MeVa粒子和1.5MeV质子辐照316不锈钢样品的相变情况.发现1.8MeVa粒子辐照样品未发生相变,1.5MeV质子辐照样品有O、N、S、C与基体元素(Fe、Cr、Ni、Mo)的化合物相出现.对这些化合物相的形成作了定性分析.

Y-211粒子与Y_(2)O_(3)粉掺杂的熔融织构YBCO超导体性能及微观研究

采用熔融织构法结合顶部籽晶技术 ,掺杂 Y2 O3粉和 Y- 2 1 1粒子制备了高质量的准单畴熔融织构的 YBCO块材。样品的 Jc测量表明 :临界电流密度 Jc在 1 0 K温度 0 .6T磁场下达到 1 .6×1 0 6 A/ cm2 ;在 70 K温度 2 T磁场下达到 1 .2 4× 1 0 4A/ cm2。扫描电镜观察表明 :掺杂 Y2 O3粉所形成的 Y- 2 1 1粒子是柱状的 ,而掺杂 Y- 2 1 1粒子在母体材料中形成的是球形的 Y- 2 1 1粒子 ,掺杂Y2 O3 粉比 Y- 2 1 1粒子能更有效地改善样品的生长状况。可见 ,Y- 2 1 1粒子与超导母体材料之间的界面对磁通钉扎起主要作用 ,Y- 2 1

高能重离子辐照对氧化物高温超导体的临界电流密度的影响及磁通钉扎机制的探讨

运用层状高温超导体的临界电流密度理论模型 ,对 180MeV的Cu11+ 辐照高温超导体Y— 12 3和Bi— 2 2 12的临界电流密度的影响做了分析 ,并对试验结果进行了拟合 .拟合结果与试验结果符合得较好 ,这表明辐照产生的柱状缺陷作为主要的钉扎中心 ,具有较高的钉扎能 ,且柱状缺陷在直径上与磁通涡旋有相近的尺寸 .

用CVI方法制备SiC_f/SiC复合材料的弯曲断裂强度

对Ｓａｔｉｎｅ、Ｐｌａｉｎ 两种编织方式和不同涂层的Ｈｉ－Ｎｉｃａｌｏｎ 纤维，采用气相浸渍（ＣＶＩ）工艺技术制备出纤维强化型ＳｉＣｆ／ＳｉＣ复合材料，获得其室温至１７７３Ｋ温度范围内３ 点弯曲实验断裂强度曲线。分析Ｓａｔｉｎｅ、Ｐｌａｉｎ 两种二维纺织方法以及纤维涂层（碳、ＢＮ）对ＳｉＣｆ／ＳｉＣ复合材料弯曲断裂强度的影响。结果表明，Ｓａｔｉｎｅ样品的平均断裂强度高于Ｐｌａｉｎ 样品。而纤维涂层虽然使ＳｉＣｆ／ＳｉＣ复合材料的断裂强度有不同程度的下降，但其宏观塑性（挠度）得到明显提高，而且ＢＮ 涂层还使其高温强度增加。热处理工艺对样品弯曲断裂强度影响的实验表明，随着热处理温度升高，材料强度下降，宏观塑性提高。

Cu-Al25合金中小Frank位错环的TEM分析

Ａｌ２Ｏ３颗粒弥散强化的Ｃｕ－Ａｌ２５合金是用于国际核聚变反应堆高热流材料的重要侯选材料。它的辐照损伤微观结构机理研究倍受国际学术界关注。本工作对其进行了３００ｋｅＶＣｕ＋离子辐照，以模拟１４ＭｅＶ中子辐照产生的高能初级离位原子（ＰＫＡ）及其在材料中...

实验快堆发展计划中包壳材料轻离子辐照损伤探讨

一、开展快堆包壳材料轻离子辐照工作的意义快堆堆芯材料(包括包壳材料和组件材料广泛采用316不锈钢)处在高的工作温度(>500℃)及高注量快中子(E>0.1 MeV)的辐照场下工作。在整个寿期内,要经受注量达3×10^(23)n/cm^2的快中子辐照,相当于100～120 dpa。在超过空洞孕育期(～10^(22)n/cm^2)后,包壳材料出现严重的辐照肿胀(对316不锈钢,在快堆寿期末,肿胀量可达到10%),其肿胀按(φt)~n方式增加,其中φ为快中子注量,t为时间,n为大于1的指数。

CLAM钢、EUROFER97钢与钨在HT-7托卡马克中辐照后的表面分析

两种低活化马氏体钢(CLAM、EUROFER97)以及钨被放入HT-7托卡马克的刮削层中,以研究托卡马克装置中高温等离子体与低活化马氏体钢和钨表面的相互作用。通过SEM装置观察,发现某些样品的表面形貌发生了很大变化。低活化马氏体钢的表面起泡比较密集,钨的表面起泡比较稀少,且直径较大。在一些样品的表面,还观察到了等离子体灰尘以及明显的被等离子体冲击后的痕迹。另外,XPS分析发现样品表面的某些元素成分也发生了变化,而且处在托卡马克装置中不同位置处的样品,其表面硅的含量呈现出明显的规律性。