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中子單粒子效應(yīng)(精)/輻射環(huán)境模擬與效應(yīng)叢書(shū)

中子單粒子效應(yīng)(精)/輻射環(huán)境模擬與效應(yīng)叢書(shū)

出版社：科學(xué)出版社出版時(shí)間：2022-06-01
開(kāi)本： 16開(kāi) 頁(yè)數(shù)： 209
中 圖 價(jià):¥85.1(6.3折) 定價(jià)  ¥135.0 登錄后可看到會(huì)員價(jià)
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中子單粒子效應(yīng)(精)/輻射環(huán)境模擬與效應(yīng)叢書(shū) 版權(quán)信息

  • ISBN：9787030710345
  • 條形碼：9787030710345 ; 978-7-03-071034-5
  • 裝幀：一般膠版紙
  • 冊(cè)數(shù)：暫無(wú)
  • 重量：暫無(wú)
  • 所屬分類(lèi)：>

中子單粒子效應(yīng)(精)/輻射環(huán)境模擬與效應(yīng)叢書(shū) 本書(shū)特色

該書(shū)匯集了團(tuán)隊(duì)十多年創(chuàng)新性研究成果，是我國(guó)**部系統(tǒng)介紹中子單粒子效應(yīng)理論、試驗(yàn)和仿真的學(xué)術(shù)專(zhuān)著

中子單粒子效應(yīng)(精)/輻射環(huán)境模擬與效應(yīng)叢書(shū) 內(nèi)容簡(jiǎn)介

高能宇宙射線與大氣相互作用產(chǎn)生大量次級(jí)中子，在半導(dǎo)體器件中引起中子單粒子效應(yīng)，可導(dǎo)致電子系統(tǒng)產(chǎn)生軟錯(cuò)誤或者硬損傷，影響飛機(jī)或者臨近空間飛行器飛行的可靠性和安全性。本書(shū)主要介紹大氣中子輻射環(huán)境及建模、中子輻射模擬裝置和中子輻射環(huán)境測(cè)量技術(shù)、中子單粒子效應(yīng)機(jī)理與數(shù)值模擬方法，以及實(shí)驗(yàn)方法和數(shù)據(jù)處理方法，并給出單能中子源、散裂中子源、核反應(yīng)堆、高山等典型環(huán)境的中子單粒子效應(yīng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果。 本書(shū)可為輻射效應(yīng)和抗輻射加固技術(shù)研究人員提供參考，也可作為輻射物理、微電子和抗輻射加固相關(guān)專(zhuān)業(yè)的研究生參考書(shū)。

中子單粒子效應(yīng)(精)/輻射環(huán)境模擬與效應(yīng)叢書(shū) 目錄

目錄
叢書(shū)序
前言
第1章　緒論　1　
1.1　空間輻射環(huán)境　1　
1.2　典型輻射效應(yīng)　5　
1.3　單粒子效應(yīng)　8　
1.4　本書(shū)主要內(nèi)容　11
參考文獻(xiàn)　11
第2章　大氣中子輻射環(huán)境　14　
2.1　大氣中子來(lái)源簡(jiǎn)介　14　
2.2　大氣中子輻射環(huán)境模型　16　
2.2.1　初級(jí)宇宙射線模型　17　
2.2.2　地磁截止剛度模型　20　
2.2.3　大氣分層模型　23　
2.2.4　粒子輸運(yùn)模擬　24　
2.3　大氣中子輻射環(huán)境模擬軟件　27　
2.3.1　軟件簡(jiǎn)介　27　
2.3.2　軟件基本功能　29　
2.4　典型大氣中子輻射環(huán)境計(jì)算結(jié)果　30　
2.5　小結(jié)　34
參考文獻(xiàn)　34
第3章　中子輻射模擬裝置　36　
3.1　單能中子源　38　
3.1.1　產(chǎn)生單能中子的核反應(yīng)　38　
3.1.2　中子發(fā)生器　39　
3.1.3　靜電加速器　42　
3.1.4　可變能量中子源　46　
3.2　準(zhǔn)單能中子源　46　
3.2.1　7Li（p，n）中子源典型布局及參數(shù)　47　
3.2.2　準(zhǔn)單能中子源舉例　49　
3.2.3　國(guó)內(nèi)的準(zhǔn)單能中子源　54　
3.3　白光中子源　55　
3.3.1　白光中子源簡(jiǎn)介　55　
3.3.2　中國(guó)散裂中子源反角白光中子源　56　
3.3.3　國(guó)外三個(gè)典型的白光中子源　61　
3.4　反應(yīng)堆中子源　65　
3.4.1　西安脈沖反應(yīng)堆主要特點(diǎn)　65　
3.4.2　西安脈沖反應(yīng)堆中子參數(shù)測(cè)試　67　
3.5　小結(jié)　70
參考文獻(xiàn)　70
第4章　中子輻射環(huán)境測(cè)量技術(shù)　73　
4.1　中子測(cè)量技術(shù)簡(jiǎn)介　73　
4.1.1　大氣中子探測(cè)技術(shù)　73　
4.1.2　快中子能譜測(cè)量　77　
4.2　大氣中子輻射探測(cè)器　78　
4.2.1　雙層閃爍探測(cè)器　78　
4.2.2　Bonner球探測(cè)器　90　
4.2.3　粒子甄別與能譜采集　95　
4.3　標(biāo)定方法　104　
4.3.1　雙層閃爍探測(cè)器　105　
4.3.2　Bonner球探測(cè)器　109　
4.4　雙層閃爍探測(cè)器中子、質(zhì)子能譜解譜方法　111　
4.4.1　探測(cè)器能量響應(yīng)　111　
4.4.2　解譜原理　111　
4.4.3　解譜算法　112　
4.4.4　能譜反演　115　
4.5　小結(jié)　117
參考文獻(xiàn)　117
第5章　中子單粒子效應(yīng)機(jī)理與數(shù)值模擬　121　
5.1　中子單粒子效應(yīng)物理過(guò)程　121　
5.1.1　電荷沉積　121　
5.1.2　電荷收集　122　
5.1.3　電路響應(yīng)　123　
5.2　中子單粒子效應(yīng)粒子輸運(yùn)模型　124　
5.2.1　器件幾何模型　125　
5.2.2　截面計(jì)算模型　126　
5.2.3　物理處理列表　127　
5.3　典型存儲(chǔ)器中子單粒子效應(yīng)模擬　128　
5.3.1　大氣中子單粒子效應(yīng)模擬　128　
5.3.2　裂變中子單粒子效應(yīng)模擬　136　
5.4　小結(jié)　138
參考文獻(xiàn)　138
第6章　中子單粒子效應(yīng)測(cè)量及數(shù)據(jù)處理方法　140　
6.1　中子單粒子效應(yīng)測(cè)量和判別　140　
6.1.1　中子單粒子效應(yīng)測(cè)量　140　
6.1.2　中子單粒子效應(yīng)判別　141　
6.2　MCU提取方法　142　
6.2.1　基于時(shí)間或空間的提取方法　142　
6.2.2　基于統(tǒng)計(jì)學(xué)的提取方法　144　
6.3　實(shí)驗(yàn)結(jié)果不確定度分析　148　
6.3.1　不確定度的基本概念　148　
6.3.2　實(shí)驗(yàn)不確定度的來(lái)源　149　
6.3.3　實(shí)驗(yàn)不確定度的評(píng)定　150　
6.4　不同中子源的單粒子效應(yīng)實(shí)驗(yàn)方法　153　
6.4.1。(zhǔn)）單能中子實(shí)驗(yàn)方法　153　
6.4.2　散裂中子實(shí)驗(yàn)方法　154　
6.4.3　大氣中子實(shí)驗(yàn)方法　155　
6.4.4　器件單粒子效應(yīng)率計(jì)算　156　
6.5　單粒子效應(yīng)測(cè)量系統(tǒng)　156　
6.5.1　基本要求　156　
6.5.2　典型測(cè)量系統(tǒng)　158　
6.6　小結(jié)　162
參考文獻(xiàn)　162
第7章　中子單粒子效應(yīng)實(shí)驗(yàn)　165　
7.1　單能中子單粒子效應(yīng)實(shí)驗(yàn)　165　
7.1.1　SRAM單能中子實(shí)驗(yàn)　166　
7.1.2　數(shù)字信號(hào)處理器單能中子實(shí)驗(yàn)　168　
7.2　散裂中子單粒子效應(yīng)實(shí)驗(yàn)　170　
7.2.1　實(shí)驗(yàn)基本情況　171　
7.2.2　影響因素分析　174　
7.2.3　實(shí)驗(yàn)結(jié)果討論　180　
7.2.4　中國(guó)散裂中子源與大氣中子的等效性　181　
7.3　反應(yīng)堆中子單粒子效應(yīng)實(shí)驗(yàn)　183　
7.3.1　典型實(shí)驗(yàn)結(jié)果　183　
7.3.2　影響因素分析　186　
7.3.3　反應(yīng)堆實(shí)驗(yàn)結(jié)果討論　187　
7.4　地面和高山大氣中子單粒子效應(yīng)實(shí)驗(yàn)　188　
7.4.1　羊八井高山實(shí)驗(yàn)　188　
7.4.2　歐洲高原實(shí)驗(yàn)　191　
7.5　航空飛行中子單粒子效應(yīng)實(shí)驗(yàn)　192　
7.5.1　Samsung SRAM芯片抗單粒子翻轉(zhuǎn)能力測(cè)試　193　
7.5.2　NEC SRAM存儲(chǔ)芯片抗單粒子翻轉(zhuǎn)能力測(cè)試　193　
7.5.3　IMS1601 SRAM芯片航空飛行抗單粒子翻轉(zhuǎn)能力測(cè)試　194　
7.6　小結(jié)　195
參考文獻(xiàn)　195
附錄　198　
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中子單粒子效應(yīng)(精)/輻射環(huán)境模擬與效應(yīng)叢書(shū) 節(jié)選

第1章緒論 輻射效應(yīng)是輻射與物質(zhì)相互作用產(chǎn)生的物理、生物等現(xiàn)象。電子器件在輻射環(huán)境中因?yàn)檩椛渥饔卯a(chǎn)生輻射效應(yīng)，會(huì)導(dǎo)致材料、器件乃至系統(tǒng)等性能下降或失效。輻射效應(yīng)和抗輻射加固技術(shù)研究領(lǐng)域主要考慮核爆輻射、空間天然輻射、激光和高功率微波等輻射環(huán)境？臻g輻射效應(yīng)主要有電離總劑量效應(yīng)、位移損傷效應(yīng)、單粒子效應(yīng)、充放電效應(yīng)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，輻射效應(yīng)造成的航天器在軌故障約占總故障的45%，如圖1.1所示[1-4]，其中單粒子效應(yīng)占近86%？馆椛浼庸碳夹g(shù)是提高器件、系統(tǒng)在輻射環(huán)境中的抗輻射性能，確保完成規(guī)定任務(wù)的技術(shù)，涉及輻射環(huán)境、輻射測(cè)量、輻射效應(yīng)機(jī)理、抗輻射加固、實(shí)驗(yàn)與評(píng)估等內(nèi)容，屬于核科學(xué)、電子科學(xué)、材料科學(xué)等的交叉學(xué)科，是航天器在軌長(zhǎng)期可靠運(yùn)行的關(guān)鍵技術(shù)，一直是世界航天大國(guó)研究的重點(diǎn)和熱點(diǎn)[5-6]。 1.1空間輻射環(huán)境 輻射環(huán)境包括人為輻射環(huán)境和天然輻射環(huán)境。人為輻射環(huán)境主要包括核爆炸、激光、微波等輻射環(huán)境，以及用于科研的實(shí)驗(yàn)室輻射環(huán)境，如加速器、反應(yīng)堆、放射源等。天然輻射環(huán)境包括大氣層外空間輻射環(huán)境、大氣層中子等。 空間輻射環(huán)境主要包括銀河宇宙射線（galaxy cosmic ray，GCR）、太陽(yáng)宇宙射線（solar cosmic ray，SCR）和范艾倫輻射帶。圖1.2給出空間輻射環(huán)境示意圖。銀河宇宙射線是來(lái)自銀河深處的高能帶電粒子，其中85%是質(zhì)子，14%是.粒子，重離子占1%，粒子能量范圍一般為102MeV～109GeV，通量密度一般為幾個(gè)粒子每平方厘米秒（cm.2 s.1）。太陽(yáng)宇宙射線是在太陽(yáng)耀斑爆發(fā)期間發(fā)射的大量高能質(zhì)子、電子、重離子、.粒子，其中絕大部分是質(zhì)子，因此又被稱(chēng)為太陽(yáng)質(zhì)子事件。范艾倫輻射帶是1985年美國(guó)學(xué)者范艾倫首先發(fā)現(xiàn)的，是存在于地球周?chē)，被地磁?chǎng)穩(wěn)定捕獲的帶電粒子區(qū)域，又稱(chēng)為地磁俘獲輻射帶，主要成分是電子和質(zhì)子，分為內(nèi)帶和外帶。內(nèi)帶是距離地球昀近的捕獲帶電粒子區(qū)域，主要由捕獲質(zhì)子（能量為0.1～400MeV）和捕獲電子（能量為0.04～7MeV）組成，還存在少量的重離子。內(nèi)帶在赤道上空100～10000km的高度處，強(qiáng)度昀大的中心位置距地球3000km左右。范艾倫輻射帶內(nèi)的粒子注量率隨歸一化海拔的變化如圖1.3所示。外帶的赤道高度為13000～60000km，中心位置在20000～25000km，主要是一個(gè)捕獲電子帶，由0.1～10MeV電子和少量質(zhì)子組成。南美洲東側(cè)的南大西洋地磁異常區(qū)，其磁場(chǎng)強(qiáng)度比鄰近區(qū)域弱很多，是負(fù)磁異常區(qū)，導(dǎo)致空間高能帶電粒子分布發(fā)生改變，尤其是內(nèi)帶高度明顯降低，導(dǎo)致低軌衛(wèi)星輻射損傷嚴(yán)重[7-8]。 由于地球周?chē)嬖跐饷艽髿鈱，初?jí)宇宙射線中可以到達(dá)地球海平面的不到總量的1%，能量極高的宇宙射線與大氣層中的O原子和N原子相互作用引起級(jí)聯(lián)簇射反應(yīng)，產(chǎn)生的高能次級(jí)粒子有介子、介子、光子、電子和由介子、介子衰變產(chǎn)生的中子（n）與質(zhì)子（p）等，能量覆蓋了從兆電子伏到千兆電子伏的范圍。這些次級(jí)粒子中約有92%的中子、4%的介子、2%的質(zhì)子、2%的介子和少量重離子。中子能量范圍從電子伏量級(jí)到1010eV量級(jí)，注量率為幾百個(gè)中子每平方厘米秒。銀河宇宙射線誘發(fā)的大氣中子通量峰值約為20km，太陽(yáng)質(zhì)子誘發(fā)的大氣中子通量峰值約為60km。對(duì)于超強(qiáng)的太陽(yáng)質(zhì)子事件，其誘發(fā)的大氣中子通量約為銀河宇宙射線的上千倍[11-13]。高能宇宙射線與大氣作用產(chǎn)生的次級(jí)粒子構(gòu)成大氣輻射環(huán)境。其中，大氣中子是導(dǎo)致臨近空間、航空和地面電子系統(tǒng)產(chǎn)生輻射效應(yīng)的主要因素。 影響大氣中子輻射環(huán)境的因素主要有三個(gè)方面[14-15]：①大氣氣壓，大氣密度影響中子通量；②地球磁場(chǎng)，地球磁場(chǎng)改變了太陽(yáng)宇宙射線的路徑，在地球赤道上空影響較弱，在極地附近影響強(qiáng)烈；③太陽(yáng)耀斑，太陽(yáng)耀斑產(chǎn)生大量高能粒子，導(dǎo)致地球磁場(chǎng)減弱，使得更多的高能帶電粒子進(jìn)入地球大氣層，影響大氣中子輻射環(huán)境。圖1.4為Gordon等[16]在紐約IBM研究中心樓頂測(cè)得的大氣中子能譜。 大氣中子輻射環(huán)境也可以采用大氣模型、宇宙射線模型、地磁截止剛度模型、核反應(yīng)模型等，模擬宇宙射線與地球磁場(chǎng)、大氣相互作用過(guò)程，計(jì)算大氣中子輻射環(huán)境參數(shù)[14，17-18]，如圖1.5所示。 1.2典型輻射效應(yīng) 空間輻射與電子器件相互作用，產(chǎn)生電離和位移損傷，包括電離總劑量效應(yīng)、位移損傷效應(yīng)、單粒子效應(yīng)、充放電效應(yīng)等空間輻射效應(yīng)。這些效應(yīng)可以分為硬損傷和軟錯(cuò)誤。硬損傷指不可恢復(fù)的永久損傷，軟錯(cuò)誤是可糾正或恢復(fù)的錯(cuò)誤。表1.1和表1.2分別給出了典型電子器件的空間輻射效應(yīng)及其在不同環(huán)境中的嚴(yán)重程度[19-20]。 電離輻射效應(yīng)是指輻射與物質(zhì)相互作用產(chǎn)生的電子-空穴對(duì)在器件內(nèi)輸運(yùn)導(dǎo)致的性能損傷現(xiàn)象。累積效應(yīng)是輻射損傷隨輻照劑量的累積而變化的現(xiàn)象。位移損傷是器件材料原子被粒子碰撞而離開(kāi)原來(lái)位置導(dǎo)致輻射損傷的現(xiàn)象。充放電效應(yīng)是空間高能電子穿透衛(wèi)星表面，在衛(wèi)星內(nèi)材料或懸浮導(dǎo)體中積累電荷產(chǎn)生空間靜電放電，導(dǎo)致衛(wèi)星上電子設(shè)備工作異常的現(xiàn)象。當(dāng)單個(gè)粒子穿過(guò)器件敏感區(qū)域時(shí)，電離產(chǎn)生的電子-空穴對(duì)被電場(chǎng)收集形成脈沖電流，導(dǎo)致器件輻射損傷的現(xiàn)象，稱(chēng)為單粒子效應(yīng)。

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