重离子辐射对AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管低频噪声特性的影响

采用^(181)Ta^(32+)重离子辐射AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管,获得器件在重离子辐射前后的电学特性和低频噪声特性.重离子辐射导致器件的阈值电压正向漂移、最大饱和电流减小等电学参数的退化.微光显微测试发现辐射后器件热点数量明显增加,引入更多缺陷.随着辐射注量的增加,电流噪声功率谱密度逐渐增大,在注量为1×10^(10)ions/cm^(2)重离子辐射后,缺陷密度增大到3.19×10^(18)cm^(-3)·eV^(-1),不同栅压下的Hooge参数增大.通过漏极电流噪声归一化功率谱密度随偏置电压的变化分析,发现重离子辐射产生的缺陷会导致寄生串联电阻增大.

航空发动机电子控制器的高强辐射场干扰及防护

针对航空发动机电子控制器(EEC)易受高强辐射场(HIRF)干扰问题,以ZF-M600型EEC为研究对象,通过三维电磁仿真软件CST对EEC建模并进行平面波辐照仿真,模拟HIRF对EEC的干扰效应,仿真结果表明,HIRF可以通过孔缝耦合进入EEC内部并在腔体内部产生谐振,谐振频率处电场强度显著增加。依据RTCA DO-160G在400 MHz~4 GHz开展EEC辐射敏感度试验,试验结果表明:EEC失效频点为2.40 GHz和3.48 GHz,敏感模块为模拟量输入输出模块,敏感现象为模拟量数据丢失。EEC失效频点与谐振频率接近,说明EEC失效与腔体谐振有关,在EEC内部贴装吸波材料并进行仿真,分析吸波材料的放置方式和厚度对EEC谐振电磁干扰强度的影响,仿真结果表明,贴装吸波材料可以有效抑制谐振电磁干扰。

LYSO:Ce电子辐射探测器输出响应影响因素研究

针对地球静止轨道(Geostationary Earth Orbit,GEO)空间粒子辐射对卫星在轨运行时产生的电离总剂量效应,将高性能铈掺杂硅酸钇镥(LYSO:Ce)晶体与铝层结合,来屏蔽质子辐照影响,实现电子辐射剂量的有效探测。基于Geant4建立探测器模型,比较不同材料的屏蔽效果,分析探测器响应特性,研究影响探测器输出响应的因素。结果表明:使用0.022 mm厚的铝层作为屏蔽层包裹光纤,可排除质子辐照影响;基于LYSO:Ce晶体的探测器具有较好的线性响应,电子穿越屏蔽层时产生的次级电子、光子可以提高探测器响应灵敏度;物质对电子的电离阻止本领与入射电子速度的平方近似成反比,适当增加电子与探测器之间传输距离,可增强探测器的辐射响应;探测器对能量区间在0.04~1 MeV的电子探测效率最高。通过研究LYSO:Ce晶体与铝层结合的电子辐射剂量探测器特性,为新型闪烁体空间辐射探测器设计提供技术参考和理论支撑。

考虑电磁辐射的电子绕核运动

电子绕原子核加速运动辐射电磁波使得原子不能稳定存在.本文假设电子在极短时间绕原子核做匀速圆周运动,依据经典电磁理论建立电子运动半径的微分方程,求解得到电子在极坐标系下的轨迹方程和掉落到原子核的时间表达式.计算结果表明电子围绕原子核做螺旋线运动,大约在10^(-10) s时间内掉落到原子核.

基于Fortran语言的地球外辐射带电子三维数据同化建模

开发地球电子辐射带的数据同化模型,对于理解辐射带电子的动态演化过程和辐射带空间天气预报具有重要意义.结合范阿伦卫星的辐射带电子观测数据和外辐射带三维扩散模型,采用卡尔曼滤波算法,本文开发了基于Fortran语言的外辐射带电子三维数据同化模型(Three-dimensional Data Assimilative Model of Outer Radiation belt Electrons,简称TDAMORE),实现对L^(*)=3~7、能量范围为0.1~5 MeV、投掷角范围为5°~90°的外辐射带电子时空变化过程的三维重构.通过对2018年8月期间外辐射带电子通量演化过程的重构,证实TDAMORE模型可以较好地重现不同能量和不同投掷角电子通量在磁暴前后的演化特征.通过分析电子通量的观测和同化结果之间的相关系数、平均误差、平均绝对误差和均方误差,发现对于能量低于4 MeV的电子,观测与同化结果之间的相关系数基本大于0.8且误差相对较低.而对于更高能量的电子,观测与同化结果之间的误差相对较高,这可能是同化模型忽略了电磁离子回旋波对电子的散射损失导致的.

电子激发高空大气辐射模拟装置的研制及初步应用

地球大气组分与高能电子之间的电荷交换和能量传递在极光和气辉等高空大气发光现象中扮演着重要角色。通过搭建基于真空系统的电子激发高空大气辐射地面模拟装置,验证了高能电子对高空中性大气的电离激发及其辐射跃迁机制。该装置可实现从10^(2)Pa过渡到10^(-3)Pa超过5个量级的真空梯度、10^(2)~10^(3)eV能量范围内的电子加速聚焦以及近紫外-可见光-近红外波段的宽光谱测量。将该模拟装置初步应用于N_(2)和O_(2)的电子激发实验,比较了大气中两种主要成分的谱线分布特征,发现激发光谱强度与电子能量成正相关,且在相同条件下N_(2)的激发光谱强度远大于O_(2)。利用单组分气体的已知光谱带系标定了实际大气的电子激发光谱,结果表明实际大气与纯N_(2)的激发光谱分布趋于一致但强度有所下降。初步测试与应用表明该装置可用于模拟高能电子沉降过程中与中高层大气组分的碰撞激发反应。

哨声模合声波对辐射带电子扩散系数的多维建模及损失时间尺度建模研究

哨声模合声波是地球内磁层中一种典型的等离子体电磁波动,对辐射带电子动态演化起着至关重要的作用.合声波可以与外辐射带电子发生相互作用,将电子散射至损失锥进而沉降至大气;此外合声波也能将几十keV的电子加速到几MeV,是辐射带相对论电子的重要来源.因此,快速准确地计算合声波对辐射带电子的扩散系数,对于优化地球辐射带动理学建模并深入理解电子通量的演化机制具有重要作用.本研究利用Full Diffusion Code(FDC)定量计算了典型合声波波模对辐射带电子的弹跳平均投掷角、能量和交叉扩散系数,并建立了地球内磁层空间中L为2~7、背景环境参数α^(*)为1~13,投掷角α_(eq)为0°~90°、能量Ek为10 eV~10 MeV的电子散射系数矩阵数据库.在此基础上通过线性插值方法可以快速得到不同L和α^(*)参数条件下的合声波对辐射带电子的扩散系数,并计算相对误差验证应用线性插值方法的合理性和准确性.基于扩散系数矩阵数据库,本研究还计算了合声波散射辐射带电子的损失时间尺度,建立了以L、α^(*)和Ek为输入参数的电子损失时间尺度经验模型,从而可以快速获取合声波散射电子的损失时间尺度.结果表明,扩散系数矩阵数据库构建和线性插值方法的使用大幅度减少了获取不同L和α^(*)对应的扩散系数所需时间,同时建立的三维损失时间尺度经验模型可快速得到不同L、α^(*)和Ek所对应合声波散射辐射带电子的损失时间尺度,这些结果提高了地球辐射带动理学建模效率,对于空间天气预报具有重要意义.

论回旋电子与涡旋电磁波量子:涡旋电磁波量子辐射

回旋电子辐射涡旋电磁波量子的理论模型是量子态涡旋电磁波技术的关键.本文为“论回旋电子与涡旋电磁波量子”的第二部分,建立“涡旋电磁波量子辐射”相关理论模型.电子通过能级跃迁能够辐射单个携带内禀OAM(Orbital Angular Momentum)的电磁波量子.为了给出这一辐射机理,推导了非相对论和相对论效应中电子在朗道能级的跃迁概率.由于非相对论效应中朗道能级与内禀OAM模态值的线性关系,电子无论以何种初始状态跃迁都只能辐射平面波量子.相对论效应情况正好相反,可以得到丰富内禀OAM模态值的电磁波量子.在实际工程上,可用特定回旋装置作为产生单个涡旋电磁波量子的辐射源;模态选择上,根据不同内禀OAM模态间具有频率差的特性,利用虹膜嵌入式波导滤波器进行频率筛选,同时选择出特定内禀OAM模态的电磁波量子.最后分析强调了量子态和统计态涡旋电磁波的差异,以及二者在无线传输应用时的优缺点.

碰撞辐射模型诊断大气压双频氩等离子体电子密度和电子温度的二维分布

利用发射光谱结合碰撞辐射模型(OES-CRM),探究大气压双频(2.00 MHz、13.56 MHz)等离子体的放电特性。使用CCD相机结合带通滤波片拍摄特定波长(694.3 nm、750.0 nm)谱线强度的二维图像,通过碰撞辐射模型计算等离子体电子密度和电子温度的轴向分布和二维空间分布。试验中,分别改变低频电源和高频电源的功率,探究高频分量和低频分量对放电的影响。结果表明:随着高频功率的增加,电子密度明显增加,且体区两端靠近鞘层处变化更明显,而电子温度略有升高;增加低频分量时,放电强度降低,等离子体的电子密度和电子温度均略有降低,等离子体鞘层明显向体区扩张。总体上,高频分量主要影响电子温度和电子密度的量,而低频分量主要影响电子温度和电子密度的空间分布。可见大气压双频放电能独立调控等离子体的参数值和空间分布,具有重要研究意义。

基于范艾伦卫星观测数据的地球辐射带电子能谱分布的统计分析

利用范艾伦卫星2014年至2018年观测的高精度电子能谱数据,统计分析了不同辐射带高能电子能谱类型的时空分布特征.结果表明,辐射带电子能谱主要被分为三类:指数分布能谱、幂律分布能谱和反转能谱.指数分布能谱通常在等离子体层以外占主导地位.幂律分布能谱通常在磁暴的主相出现在高L处,并逐渐转移到低L处.在地磁活动平静时期,幂律分布能谱在高L处存在时间更长,占比更多.反转能谱在等离子体层内L>2.5处占主导地位,随着等离子体层层顶升高,反转能谱增加,指数分布能谱减少.在长时间的地磁活动平静年份,辐射带电子反转能谱局地峰值(约2 MeV)附近的电子通量明显较低,反转能谱占比较少.辐射带电子能谱类型对等离子体层层顶和地磁活动依赖性的统计分析表明,反转能谱发生率的峰值位置约位于L=(L_(pp)–2)(L_(pp)为等离子体层层顶位置),指数分布能谱发生率的峰值约位于L=(L_(pp)+1.5),幂律分布能谱的出现与电子的注入密切相关.磁暴越剧烈,反转能谱被指数分布能谱取代的L范围越广泛.在平静时期,由于等离子体嘶声的散射作用,等离子体层层顶内的指数分布能谱被反转能谱取代.本文给出了辐射带电子能谱类型长期的时空分布特征,可以为辐射带动态建模和高能电子通量预报提供理论参考.

电子直线加速器辐射环境监测与评价

以医用放射治疗、货物/车辆安全检查、工业辐照3类电子直线加速器作为研究对象,通过辐射环境剂量率监测,掌握不同类型加速器周围和不同关注点位的辐射环境状况,对监测数据做单因素方差分析和Bonferroni相关性分析。结果表明,虽然3类电子直线加速器的辐射环境监测剂量率数据均低于相关标准限值,但安全检查类电子直线加速器出入口及其侧防护墙位置与其他类关注点位的周围剂量当量率水平有显著差异。

EAST装置上电子回旋辐射成像诊断系统的绝对标定方法

电子回旋辐射成像(ECEI)系统可以对托卡马克等离子体芯部极向方向上二维的电子温度剖面的相对扰动进行高时空分辨率的测量.对ECEI系统进行绝对标定之后,可以提供二维绝对电子温度剖面及其扰动,为芯部不稳定性的研究提供实验数据支持.本文通过衡量锯齿崩塌前后的温度变化来确定锯齿反转面空间位置,并基于反转面拟合芯部的磁面位置及形状.根据等离子体平衡时同一磁面对映同一温度的假设,对ECEI所有通道进行标定,结果表明ECEI与一维电子回旋辐射仪(ECE)在测量同一位置的等离子体温度时,其不同时间信号的平均值的相对误差为6%,并可以有效用于锯齿不稳定性的研究.

电子式互感器辐射发射超标诊断及整改方法

电子式互感器是一种配电装置,由连接到传输系统和二次转换器的一个或多个电压或电流传感器组成,向仪器、继电保护或者控制装置传输正比于被测物理量的数值。一组电子式互感器共用一台合并通信单元。合并通信单元将来自变送段的电流或电压采样数据与采样时间进行相关的组合,并按约定的通信协议以数据帧的形式连续发送至以太网。依据GB/T 20840.8—2007标准规定的辐射发射试验来考核某型号电子式互感器时,发现其合并通信单元存在电磁辐射干扰超标现象。通过分析超标频点的干扰形成原因,采用了时钟扩频技术对产品电路进行改进,解决了问题,并得出了采用时钟扩频技术来抑制高频辐射骚扰的解决方案。

电子针疗仪辐射发射测试影响因素分析

介绍了电子针疗仪的结构及作用原理,采用预测试筛查法进行电子针疗仪辐射发射试验,分析了输出波形模式、供电类型对电子针疗仪电磁兼容辐射发射测试结果的影响,指出了在实际测试中应重点关注电子针疗仪的输出波形模式和供电类型。

怀柔质子/电子加速器设施典型辐射效应测试及应用进展

地面模拟试验是空间辐射环境效应研究的重要内容,也是分析测试评估和解决航天工程中辐射环境效应问题的关键和重要基础。针对中高轨卫星面临的突出的内部与深层充放电效应问题和空间科学系列卫星中选用的高性能光电部件与高性能科学载荷面临的空间辐射效应问题,中国科学院国家空间科学中心近年来在怀柔先后建立了怀柔5 MeV电子直线加速器设施和怀柔50 MeV质子回旋加速器设施。本文对上述设施的技术特点和能力指标等进行简单介绍,并在此基础上对基于上述装置开展的典型和特色空间辐射环境效应进行介绍。

评估不同防护措施对医用电子直线加速器辐射泄漏的影响

目的:本研究致力于评定不同防护措施对医用电子直线加速器辐射泄漏的影响,为实践应用提供科学依据。方法:试验于2023年8月至2023年12月开展,医用电子直线加速器的使用数据任意分成对照组和实验组,每一组50例。对照组实行基本防护措施,实验组采用提升防护措施。搜集了辐射源泄漏、病人照射剂量、设备可靠性评分和作业人员暴露水平评分,应用SPSSS26.0系统进行数据分析。结果:实验结果表明,辐射源泄漏、病人照射剂量、设备可靠性评分和作业人员暴露水平评分均优于对照组,差别具备统计意义(P < 0.05)。结论:在医用电子直线加速器的使用中,提升防护措施可以有效降低辐射源泄漏剂量,提升射线防护效果,提高设备可靠性,可减少操作人员暴露水平。本研究成果可以为实践应用提供科学依据,有利于提升医用电子直线加速器出束过程的安全性和可靠性。

电子加速器的电离辐射防护及辐射安全管理分析

电子加速器作为非动力核技术应用的重要方向之一,已在基础物理、材料科学、工业、医疗等多个领域发挥重大作用,为国家抢占科技制高点和国民经济的发展做出了巨大贡献。然而,在电子加速器建设和应用的同时,其辐射防护安全问题也成为关注的重点,辐射事故的发生不仅严重危害相关人员健康,也阻碍电子加速器的进一步发展和应用。本文将基于对电子加速器辐射来源的介绍,重点总结电子加速器的辐射防护设计及方法,并提出对电子加速器辐射安全管理的建议。

医用电子直线加速器辐射环境影响分析——以某三甲医院建设项目为例

在综合性医院项目建设中,医用电子直线加速器作为提高恶性肿瘤放疗水平的一项重要治疗手段而被普遍采用。但医用电子直线加速器作为医用核技术的应用,在为病人提供优越的诊疗环境的同时会产生一定辐射。因此,如何减少辐射对个人和环境的影响显得尤为重要。本文以某三甲医院建设项目为例,通过数据计算,分析运行阶段医用电子直线加速器对环境的辐射影响,结果表明,其辐射环境影响满足相关标准要求。

金属屏蔽设置对极端电子辐射下滑环绝缘构件深层充电影响因素分析

在太空极端电子辐射环境中,高能电子穿透金属屏蔽会引发滑环绝缘构件的深层充放电现象从而诱发功率传输部件(solar array drive assembly,SADA)的绝缘故障,甚至导致整星的失效。屏蔽外壳的材料、结构及配置方案等会对滑环绝缘构件的深层充电产生直接影响,因此有必要深入研究外壳的屏蔽作用并提升其防护效用,从而降低放电事故的可能性。为此建立三维滑环绝缘构件深层充电模型,得到了滑环绝缘构件电场和电势的三维分布。研究了金属屏蔽材料、屏蔽结构以及双层屏蔽对电子辐照下滑环绝缘构件最大电场的影响。结果表明,相同面密度下高原子序数金属材料比低原子序数金属材料能更好地屏蔽高能电子,但高原子序数金属材料因韧致辐射具有更高的光子透射率,容易对绝缘材料造成损伤;局部加强的屏蔽结构在质量一定的情况下能进一步降低滑环绝缘构件内部的电场畸变,在1 mm铝屏蔽质量的基础上,最大降低程度约25%;采用双层金属屏蔽时,高原子序数的金属材料在滑环绝缘构件内侧更有利于高能电子的屏蔽,其原因在于低原子序数金属材料在最外侧时会先降低高能电子的能量,从而更好利用高原子序数金属材料具有高背散射系数的特点。

利用切伦科夫辐射进行电子束发散角及分布概况的测量技术研究

针对切伦科夫辐射特点,采用厚度尽量小的石英薄片作为转换靶,并将电子束以切伦科夫辐射角入射转换靶的形式构成一种电子束发散角分布的测量布局,并基于焦平面成像原理,研制了相应的电子束发散角光学测量系统。在强流脉冲直线感应加速器上完成了装置研制和测试工作,显示了电子束发散角分布测量系统可以获得电子束一定方向上的散角分布概况,测量结果具有一定的可信度,具有装置结构简单、数据处理难度低及速度快等特点。