微电子器件重离子推导质子单粒子效应截面不同计算方法比较研究

基于0.25μm CMOS工艺SRAM器件的重离子及中能质子单粒子效应实验结果,简要分析了常见的三种由重离子单粒子翻转截面数据推导质子单粒子翻转截面数据的方法,并与器件质子单粒子效应实验数据进行了比较,利用Space Radiation软件预估了不同方法得到的器件典型轨道质子在轨错误率。总结了不同计算方法的适用性和准确性。

100MeV质子双环双散射体扩束方案设计

为满足质子单粒子效应实验对大面积、均匀化质子束流的需求,针对中国原子能科学研究院100 MeV质子回旋加速器提供的100 MeV质子进行了双环双散射体扩束方案设计.Geant4模拟表明该方案可在2.4 m位置产生一个均匀性为±1.89%、半径为8 cm的照射野,在5 m位置产生一个均匀性为±5.32%、半径为20 cm的照射野.此外,利用Geant4对双环双散射体扩束方法的基本原理进行了进一步探索,并对第二散射体后加速器管道、初始束斑尺寸、照射野形成距离、改变入射质子能量等实际中各种可能因素对该方案扩束效果的影响进行了讨论.

一种二进制降能器设计方法

为提升在中国原子能科学研究院的100 MeV质子回旋加速器上进行多能点质子单粒子效应实验的效率,针对该加速器提供的100 MeV质子设计了一种二进制降能器.降能器包括6片铝降能片,厚度分别为0.5,1,2,4,8,16,32 mm,即后一片厚度均为前一片的2倍.提出相对厚度的概念,此概念也可用来表示产生的质子能点的次序以及降能器的状态或操作.降能器产生的9.69 MeV以上的61个质子能点间隔在0.84—4.09 MeV之间,且能量岐离均在10%以下,散射角半高宽均在45 mrad以下,基本可满足质子单粒子效应实验的要求.对加速器直接提供的质子的能量精度对降能器产生的质子能点的影响进行分析,发现经降能器产生的质子能量越低,其影响也就越大.此外,降能器对加速器直接能够提供的70—100 MeV能区的质子也是适用的,且可通过增加降能片数量的方式来获得更加连续化的质子能点.本文提出的降能器设计方法简单有效,具有较强的借鉴价值.

中能质子注量率测量

质子是太空辐射环境中的主要粒子成分,随着半导体工艺向着小尺寸高集成度方向不断发展,质子单粒子效应不容忽视.通过加速器模拟空间辐射进行地面实验是评价质子单粒子效应最重要的手段,质子注量率的准确测量是器件考核评估过程中最关键的环节.本文基于原子能院100MeV质子单粒子效应辐照装置,突破了宽量程中能质子注量率测量技术,开发了法拉第筒、塑料闪烁体探测器和二次电子发射监督器等探测工具,可以对束流进行宽量程范围准确测量,解决了质子注量率在106—107 p·cm^(-2)·s^(-1)范围内难以测量的关键难题,并进行了注量率不确定度的分析研究,同一注量率下法拉第筒和塑料闪烁体探测器的实验测量误差与理论分析误差相符.对中能质子注量率测量达到了国际同类装置水平.该研究建立的中能质子注量率测量系统和不确定度分析方法,为准确评估元器件辐射效应奠定了基础.

基于八极磁铁的束流均匀化设计方法

随着单粒子效应研究的深入,地面模拟实验对大面积均匀束斑的需求也在逐渐增加。基于八极磁铁束流均匀化的原理,提出了单八极磁铁均匀化、集中均匀化和交替均匀化3种不同的束流均匀化设计方案,采用Transport和Turtle程序分别计算了3种设计方案的束流线参数及均匀化效果。理论分析和模拟计算的结果均表明,交替均匀化方案,即四极磁铁和八极磁铁相间排列,用2个四极磁铁使束流在x和y方向分别成腰,2个八极磁铁放置在束流成腰位置时均匀化效果最好,理想状况下,束流利用率可达到65%。