一 , 等离子体发展模型和膨胀模型
1）在脉冲激光微加工中主要等离子体模型有：
纳秒激光与物质相互作用中的单温模型
飞秒激光与物质相互作用中的双温模型和库伦爆炸模型
2）在研究激光辐照固体靶蒸汽等离子体形成时有动态烧蚀耗能模型和光线跟踪激光能量等离子体吸收模型。
3）其他的一些模型
三温与多温电子等离子体自由膨胀的理论模型。自相似解成功地再现了在激光等离子体自由膨胀中离子速度分布呈现的三峰和多峰结构,这些结构已在激光打靶的实验中频繁地观察到。
二，等离子体参数的测量的方法
等离子的体的基本参数有：电子温度，电子密度等。而这些参数都可以利用实验来测得。例如利用光谱测量的光谱展宽，然后利用origin拟合曲线再萨哈方程就能计算得到粒子的电子温度和电子密度了。
三，激光支持燃烧波（LSCW）和爆破波（LSDW）的产生与传播，LSCW和LSDW 的分类法，基本结构，区别与判断方法。LSCW向LSDW转化机制。
激光维持的燃烧波（LSC）和爆轰波（LSD）
较强的激光束辐照于靶面时，使得靶蒸汽或者靶面附近的环境气体发生电离以致击穿，形成一个激光吸收区。被吸收的激光能量转化为该区气体（或等离子体）的内能，与流动发生耦合，按照气体动力学的规律运动。等离子体的一部分能量将以辐射的形式耗散，被凝聚态靶或周围气体所吸收。这种吸收激光的气体或等离子体的传播运动通常称为激光吸收波。主要的激光吸收区最终总是在环境气体中形成。在极高光强下，真空环境中的把蒸汽也会产生激光吸收波。
对于LSC，前面运动的冲击波对激光是透明的，等离子体区域是激光的吸收区。以亚声速向前推进，依靠输运机制（热传导、热辐射和扩散）时期前方冷气体加热和电离，维持LSC及其前方冲击波的传播，波后是等离子体区，等离子体温度为1~3eV。
对于LSD，冲击波阵面就是激光吸收区，被吸收的激光能量直接支持冲击波前进，LSD波相对于波前介质超声速运动，等离子体温度为10eV到几十电子伏。此冲击波压缩前方的气体，使之升温电离、吸收激光，成为新的波阵面，上溯激光入射方向继续传播。这里冲击波依靠吸收激光能量而自持传播，是一种物理性质的爆破波。
聚焦光束产的LSD波作发散传播，当波阵面传离靶面稍远处，光强已不足以维持LSD波，等离子体熄灭，这时激光又可直接入射于靶面。
以Si 粒子为例，观测LSD 波的寿命。在周围气体中产生LSD ，Si 粒子的寿命延长到几千ns ，是在真空中寿命的33.2倍。激光能量被爆轰波吸收，对于靶面的压力也主要是有爆轰波产生的，由于产生了爆轰波，对等离子体形成了屏蔽，靶材料停止气化。
正常的LSD 波速：()[]3/1002/12ργI D J -=
其中γ为介质的等熵指数，0ρ为介质的密度，0I 为入射激光的强度（能量
密度）。
LSD 波阵面后等离子体的密度、压力和粒子速度：
()()()()()()[]
()???????+-=+=+-=+=+=---3/103/1013/123/203/103/13/223/12001121/11
41//1I D u I D p J J J ργγγργγγγργργρ LSD 波的速度：
等离子体对靶面的压力为：
在空气中的压力是低真空中压力的35倍。
LSD 传播的二维理论：
靶面压力：
T p 是激光脉宽。
将上面的结果带入公式：
P 0为1个大气压。
既求得大气压下LSD 波的寿命。为1.9×104ns,在2.7Pa 时得LSD 波的寿命为430ns ，这两种情况下求得的爆轰波的寿命和在相同实验条件下Si 离子的寿命近似，可知，LSD 波的寿命和等离子体中Si 离子的寿命密切相关，LSD 波使在背景气体中烧蚀产生的等离子体中的碰撞增强，这种增强和LSD 波的长的寿命导
致了Si离子散射的增强和寿命的延长。
在LSC点燃阈值附近，这种增强热耦合的效果最显著，随着光强增大或者辐照时间增长，等离子体发生膨胀运动，其辐射谱也向长波移动，或者发生了LSC向LSD的转变。
反应堆材料辐照损伤概述 【摘要】随着能源问题日益严峻，发展核电成为人类缓解能源紧缺问题的重要手段之一。当今核电站反应堆的技术已经比较成熟，但仍存在很多难以解决的技术问题。反应堆材料的辐照损伤问题直接关系到反应堆的安全性和经济性。本文对反应堆燃料芯块、包壳、压力容器的辐照损伤机理进行了概述，并提出一些减小辐照效应的措施。 【关键字】辐照损伤燃料芯块包壳压力容器材料 一、引言 随着能源问题日益严峻，发展核电成为人类缓解能源紧缺问题的重要手段之一。当今核电站反应堆的技术已经比较成熟，但仍存在很多难以解决的技术问题。其中，反应堆材料的辐照损伤问题尤为重要。材料的辐照损伤问题与反应堆的安全性和经济性有密切的关系。甚至直接关系到未来反应堆能否安全稳定运行。 关于反应堆的材料辐照损伤问题，主要包括三个方面：燃料芯块的辐照损伤，包壳的辐照损伤，压力容器的辐照损伤。深入认识和了解这三方面的问题，并讨论有关缓解措施具有极大地研究价值。 二、水冷堆燃料芯块的辐照损伤 1.燃料芯块的结构与辐照损伤 水冷堆燃料芯块为实心圆柱体，由低富集度UO2粉末经混合、压制、烧结、磨削等工序制成。为了减小轴向膨胀和PCI（芯块-包壳相互作用），芯块两端做成浅碟形并倒角。芯块制造工艺必须稳定，以保证成品芯块的化学成分、密度、尺寸、热稳定性及显微组织等满足要求。 燃料芯块中的铀在辐照过程中会发生肿胀，造成尺寸的不稳定性和导热性能的下降。随着燃耗的增加，铀的力学性能和物理性能将发生变化，铀将变得更硬、更脆，热导率减小，燃料包壳的腐蚀作用也在加剧。对燃料芯块辐照损伤的认识和研究，一方面有助于了解在役燃料元件的运行状态和使用寿命，及时地发现并解决问题；另一方面根据辐照特性，可以采取适当的措施增强燃料元件的性能，进一步提高核电的经济效益。 2.辐照条件下燃料芯块微观结构的演化 燃料芯块在辐照过程中，辐射与物质相互作用的方式可以分为原子过程和电子过程两大类。原子过程主要产生位移效应，位移效应的主要产物是间隙-空位对。而电子过程主要产生电离效应，其主要产物是电子-离子对。 燃料芯块在辐照过程中，将产生能量很高的裂变碎片，造成严重的辐照损伤，并伴有大量的原子重新分布，尤其是裂变产物中的氙和氪，产额高，又不溶于固体，在辐照缺陷的协同作用下形成气泡，造成肿胀。另外，固体裂变产物具有很强侵蚀作用，将使芯块发生应力腐蚀而开裂。 3.燃料芯块辐照损伤机理和宏观性能变化 （1）辐照肿胀 辐照会引起体膨胀，称辐照肿胀。燃料芯块中所使用的重要金属铀，其单晶体会显示出特殊的辐照生长现象。在辐照过程中，铀的晶体线度发生异常变化。引起燃料辐照肿胀的根本原因是裂变产物的积累。发生肿胀一方面是由于铀原子的固体裂变产物以金属、氧化物、盐类等形态与燃料相形成固溶体或作为夹杂物存在于燃料相中，裂变产物的总体积超过了裂变前裂变原子所占的体积（一般在2-3%），另一方面是由于在金属中形成了大量的裂变气泡
一 , 等离子体发展模型和膨胀模型 1）在脉冲激光微加工中主要等离子体模型有： 纳秒激光与物质相互作用中的单温模型 飞秒激光与物质相互作用中的双温模型和库伦爆炸模型 2）在研究激光辐照固体靶蒸汽等离子体形成时有动态烧蚀耗能模型和光线跟踪激光能量等离子体吸收模型。 3）其他的一些模型 三温与多温电子等离子体自由膨胀的理论模型。自相似解成功地再现了在激光等离子体自由膨胀中离子速度分布呈现的三峰和多峰结构,这些结构已在激光打靶的实验中频繁地观察到。 二，等离子体参数的测量的方法 等离子的体的基本参数有：电子温度，电子密度等。而这些参数都可以利用实验来测得。例如利用光谱测量的光谱展宽，然后利用origin拟合曲线再萨哈方程就能计算得到粒子的电子温度和电子密度了。 三，激光支持燃烧波（LSCW）和爆破波（LSDW）的产生与传播，LSCW和LSDW 的分类法，基本结构，区别与判断方法。LSCW向LSDW转化机制。 激光维持的燃烧波（LSC）和爆轰波（LSD） 较强的激光束辐照于靶面时，使得靶蒸汽或者靶面附近的环境气体发生电离以致击穿，形成一个激光吸收区。被吸收的激光能量转化为该区气体（或等离子体）的内能，与流动发生耦合，按照气体动力学的规律运动。等离子体的一部分能量将以辐射的形式耗散，被凝聚态靶或周围气体所吸收。这种吸收激光的气体或等离子体的传播运动通常称为激光吸收波。主要的激光吸收区最终总是在环境气体中形成。在极高光强下，真空环境中的把蒸汽也会产生激光吸收波。 对于LSC，前面运动的冲击波对激光是透明的，等离子体区域是激光的吸收区。以亚声速向前推进，依靠输运机制（热传导、热辐射和扩散）时期前方冷气体加热和电离，维持LSC及其前方冲击波的传播，波后是等离子体区，等离子体温度为1~3eV。 对于LSD，冲击波阵面就是激光吸收区，被吸收的激光能量直接支持冲击波前进，LSD波相对于波前介质超声速运动，等离子体温度为10eV到几十电子伏。此冲击波压缩前方的气体，使之升温电离、吸收激光，成为新的波阵面，上溯激光入射方向继续传播。这里冲击波依靠吸收激光能量而自持传播，是一种物理性质的爆破波。 聚焦光束产的LSD波作发散传播，当波阵面传离靶面稍远处，光强已不足以维持LSD波，等离子体熄灭，这时激光又可直接入射于靶面。
辐射效应 【简介】 是指射线同物质的相互作用。所有的射线，不管它是带电的或是不带电的，也不管是粒子还是电磁波，它们都能与物质发生相互作用，当它们穿过物质时，或者是被物质部分地或全部地吸收，或者是从一定厚度的物质中穿透出去。(lhmcn) 经济辐射效应是指以城市为经济发展的基点，通过其较强的经济、文化、科技、教育、人才等资源优势，带动周围乡村经济、文化、教育、科技的发展。 【实例】 奥运奥运效应 2008年北京奥运会离我们越来越近了。从2003年进入“奥运全面建设”起，经过4年的准备，2008奥运会对北京及周边城市的经济发展究竟做出了哪些贡献？哪些产业和企业能够直接分得一块“奥运蛋糕”，又有哪些行业和企业可以利用奥运商机做大做强？北京奥运经济研究会的相关专家表示，奥运投资的效应初步体现在拉动北京GDP、提供就业岗位等方面；而奥运结束后仍对旅游、物流等行业产生较大的带动作用。 北京承办奥运会，除了对北京本地的经济具有明显提升作用外，对京外地区的辐射作用也不可低估。据测算，投入100亿元，对北京之外地区的影响为40%左右。
2008年奥运会，除北京之外，还有青岛、香港、天津、秦皇岛、沈阳和上海6个项目城市，其中5个城市都位于环渤海区域内。潘璠认为，通过协办奥运，可以提升整个区域内的产业结构水平，提升区域内城市基础设施水平，推动区域内旅游业发展，加强区域经济合作，为发展奥运经济，推动首都向现代化国际大都市迈进有重要意义。 拉动GDP加速增长 奥运投资对国民经济的带动作用最主要体现在“乘数效应”上。与奥运会直接或相关的产业只有50多项，包括建筑、建材、信息产业、现代制造、服务业等。奥运因素的注入将直接拉动这些产业的快速发展，对经济产生第一轮拉动；而这些行业的增长又需要其他与之密切相关的行业的支持，因而产生新一轮的经济拉动作用。如此循环传导，奥运投资的乘数效应拉动了国民经济的整体增长。 由国家统计局北京调查总队队长潘璠、北京市统计局国民经济核算处处长魏小真等人执笔的一份报告显示，在2005-2008年的“奥运投入期”内，北京市GDP的年均增长速度将达到11.8%，较“十五”期间提高了0.8个百分点，其中2007年受奥运影响GDP的拉动幅度增长最大。 根据这份报告，由于新增奥运投资的乘数效应以及奥运消费的共同作用，2008年北京GDP总量将达到9820亿元，投资高峰年2005年-2007年年均GDP增长12.3%，并且呈逐年增加态势，2007年拉动GDP的增长幅度最大，达到1.14%，2008年则为0.85%。 该报告认为，奥运投入对GDP的拉动作用包括：奥运召开前直
辐照效应（radiation effects） 固体材料在中子，离子或电子以及γ射线辐照下所产生的一切现象。辐照会改变材料的微观结构，导致宏观尺寸和多种性质的变化，对核能技术或空间技术中使用的材料是个重要问题。在晶体中，辐照产生的各种缺陷一般称为辐照损伤。对于多数材料而言，主要是离位损伤。入射离子与材料中的原子核碰撞，一部分能量转换为靶原子的反冲动能，当此动能超过点阵位置的束缚能时，原子便可离位。最简单的辐照缺陷是孤立的点缺陷，如在金属中的弗仑克尔缺陷对（由一个点阵空位和一个间隙原子组成）。级联碰撞条件下，在约10 nm 直径的体积内产生数百个空位和数百个间隙原子。若温度许可，间隙原子和空位可以彼此复合，或扩散到位错、晶界或表面等处而湮没，也可聚集成团或形成位错环。 一般地说，电子或质子照射产生孤立的点缺陷。而中等能量 (10-100KeV)的重离子容易形成空位团及位错环，而中子产生的是两种缺陷兼有。当材料在较高温度受大剂量辐照时，离位损伤导致肿胀，长大等宏观变化。肿胀是由于体内均匀产生的空位和间隙原子流向某些漏（如位错）处的量不平衡所致，位错吸收间隙原子比空位多，过剩的空位聚成微孔洞，造成体积胀大而密度降低。辐照长大只有尺寸改变而无体积变化，仅在各向异性显著的材料中，由于形成位错环的择优取向而造成。离位损伤造成的种种微观缺陷显然会导致材料力学性能变化，如辐照硬化、脆化以及辐照蠕变等。辐照缺陷还引起增强扩散，并促使一系列由扩散控制或影响的过程加速进行，诸如溶解，
沉淀，偏聚等，并往往导致非平衡态的实现。对于某些材料如高分子聚合物，陶瓷或硅酸盐等，另一类损伤，即电离损伤也很重要。入射粒子的另一部分能量转移给材料中的电子，使之激发或电离。这部分能量可导致健的断裂和辐照分解，相应的引起材料强度丧失，介电击穿强度下降等现象。 结构材料中子辐照后主要产生的效应 ·1）电离效应：指反应堆中产生的带电粒子和快中子与材料中的原子相碰撞，产生高能离位原子，高能的离位原子与靶原子轨道上的电子发生碰撞，使电子跳离轨道，产生电离的现象。从金属键特征可知，电离时原子外层轨道上丢失的电子，很快就会被金属中共有的电子所补充，因此电离效应对金属材料的性能影响不大。但对高分子材料会产生较大影响，因为电离破坏了它的分子键。 2）离位效应：中子与材料中的原子相碰撞，碰撞时如果传递给阵点原子的能量超过某一最低阈能，这个原子就可能离开它在点阵中的正常位置，在点阵中留下空位。当这个原子的能量在多次碰撞中降到不能再引起另一个阵点原子位移时，该原子会停留在间隙中成为一个间隙原子。这就是辐照产生的缺陷。 3）嬗变：即受撞的原子核吸收一个中子，变成一个异质原子的核反应。中子与材料产生的核反应（n，α），（n，p）生成的氦气会迁移到缺陷里，促使形成空洞，造成氦脆。 4）离位峰中的相变：有序合金在辐照时转变为无序相或非晶态。这是在高能中子辐照下，产生离位峰，随后又快速冷却的结果。无序
第五章辐照效应
辐照损伤是指材料受载能粒子轰击后产生的点缺陷和缺陷团及其演化的离位峰、层错、位错环、贫原子区和微空洞以及析出的新相等。这些缺陷引起材料性能的宏观变化，称为辐照效应。 辐照效应因危及反应堆安全，深受反应堆设计、制造和运行人员的关注，并是反应堆材料研究的重要内容。辐照效应包含了冶金与辐照的双重影响，即在原有的成分、组织和工艺对材料性能影响的基础上又增加了辐照产生的缺陷影响，所以是一个涉及面比较广的多学科问题。其理论比较复杂、模型和假设也比较多。其中有的已得到证实，有的尚处于假设、推论和研究阶段。虽然试验表明，辐照对材料性能的影响至今还没有确切的定量规律，但辐照效应与辐照损伤间存在的定性趋势对实践仍有较大的指导意义。
5.1 辐照损伤 1. 反应堆结构材料的辐照损伤类型 反应堆中射线的种类很多，也很强，但对金属材料而言，主要影响来自快中子，而α，β，和γ的影响则较小。结构材料在反应堆内受中子辐照后主要产生以下几种效应： 1) 电离效应：这是指反应堆内产生的带电粒子和快中子撞出的高能离位原子与靶原子轨道上的电子发生碰撞，而使其跳离轨道的电离现象。从金属键特征可知，电离时原子外层轨道上丢失的电子，很快被金属中共有的电子所补充，所以电离效应对金属性能影响不大。但对高分子材料，电离破坏了它的分子键，故对其性能变化的影响较大。
2) 嬗变：受撞原子核吸收一个中子变成异质原子的核 反应。即中子被靶核吸收后，生成一个新核并放出质子或α带电粒子。例如： 嬗变反应对含硼控制材料有影响，其它材料因热中子或在低注量下引起的嬗变反应较少，对性能影响不大。高注量（如：>1023 n/m 2）的快中子对不锈钢影响明显，其组成元素大多都通过（n,α)和（n,p）反应产生He 和H ，产生辐照脆性。 He Li n B 42731010 5+→+H N n O 1116 7168 +→+
目录 目录 ................................................................................................................. I 摘要 .. (i) ABSTRACT ......................................................................................................... i i 第一章绪论 (1) 1.1 CMOS和CCD的发展过程和成像原理 (1) 1.2 研究历史和现状 (2) 1.3 课题研究背景 (4) 1.4 本文组织结构 (4) 第二章CMOS和CCD的对比介绍 (6) 2.1 CMOS的简介 (6) 2.1.1 CMOS的像元结构 (6) 2.1.2 CMOS的工作原理 (7) 2.2 CCD的简介 (9) 2.2.1 CCD的像元结构 (9) 2.2.2 CCD的工作原理 (10) 2.3 CMOS和CCD的异同 (12) 2.3.1 CMOS和CCD的相同点 (12) 2.3.2 CMOS与CCD结构与工作原理的差异 (14) 2.3.3 CMOS与CCD特性的差异 (15) 2.4 本章小结 (16) 第三章脉冲激光对CMOS和CCD的辐照实验研究 (17) 3.1 脉冲激光对CMOS和CCD的损伤实验方案 (17) 3.1.1 实验方案 (17) 3.1.2 器件的介绍 (18) 3.2 脉冲激光对CMOS的辐照实验研究 (19) 3.2.1 单脉冲纳秒激光对CMOS的损伤实验研究 (19) 3.2.2 单脉冲皮秒激光对CMOS的损伤实验研究 (22) 3.2.3 单脉冲飞秒激光对CMOS的损伤实验研究 (24) 3.3 脉冲激光对CCD的辐照实验研究 (25) 3.3.1 单脉冲纳秒激光对CCD的损伤实验研究 (25)
毫秒级脉冲激光辐照脆性材料的热—力学效应本文从数值模拟和实验两方面对毫秒级脉冲激光静态辐照和动态扫描脆性 材料过程中的温度场和应力场进行了分析,进而就毫秒级脉冲激光对脆性材料的损伤机理,扫描情况下的可控断裂过程,高温情况下脆性材料的塑性转变过程等 方面进行了研究。基于固体热传导理论,建立了轴对称有限元计算模型,对毫秒级脉冲激光静态辐照单晶硅材料过程中的温度场和应力场进行了模拟分析。 热应力场分布规律的分析结果显示激光辐照过程中最有可能在激光辐照区 域周围首先出现沿径向发展的裂纹。根据不同能量密度的波长1064m毫秒级脉冲激光对单晶硅的损伤实验结果,结合热应力的数值模拟结果对损伤机理进行了分析,可知环向应力和径向应力的共同作用导致裂纹沿径向开裂后再趋向环向发展。 建立了三维有限元热弹计算模型,对毫秒级脉冲激光动态扫描脆性板状材料过程中的温度场和应力场进行了分析,并对材料边缘含有裂纹情况下的裂纹尖端的应力强度因子变化情况进行了模拟计算。计算结果表明,在激光加热区域前后位置存在两个拉应力区,裂纹尖端的应力集中现象诱发材料持续开裂并引导裂纹沿激光扫描方向扩展。 类比于单脉冲激光辐照过程中应力场和温度场对称分布的规律,对双脉冲激光扫描含裂纹的单晶硅片过程中应力场的分布变化情况进行了模拟,并对不同激光光斑间距、不同激光功率情况下裂纹尖端的应力强度因子变化规律进行了分析。采用热弹塑计算模型,对脆性材料在激光辐照下的塑性转变过程进行了有限元计算模拟,分析了激光辐照过程中热膨胀和热软化对热应力的影响,并对塑性转变 过程中的应力释放过程、塑性区域的发展过程进行了研究。 结果显示,激光辐照过程中热软化使塑性区域不断扩大,由于温升变缓,过程
空间辐射环境中的辐射效应摘要天然空间辐射环境与辐射效应基本机制是空间飞行器抗辐射加固研究中的两个关键问题,本文总结了天然空间辐射环境的总体性质, 并对辐射效应基本机制进行了简要的分析,指出了目前空间飞行器抗辐射加固研究的重点。关键词辐射环境,抗辐射加固,辐射效应R a d i a t i o n E f f e c t s i n t h e S p a c e R a d i a t i o n E n v i r o n m e n t Abstract T he nat ur al space ra dia tio n enviro nment and the basic mechanisms of r adiatio n effect s a re tw o most im po rt ant issues r ela ting t o the resear ch of r adiatio n har dening t echo no lo gy of spacecr afts . In t his paper, so me o f the g en eral pro per ties of natur al space r adiation env ir onment ar e summer ized, the basic mechanisms of r adiatio n effect s ar eanylized br iefly , and the emphasis o f present r esearch r ela t i n g t o t h e r a d i a t i o n h a r d e n i n g t e c h o n o l o g y o f s p a c e c r a f t s i s p o i n t e d o u t. K e y w o r d s r a d i a t i o n e n v i r o n m e n t,r a d i a t i o n h a r d e n e d,r a d i a t i o n e f f e c t s 应用于卫星或空间飞行器的电子学系统, 在天然空间辐射环境中往往因经受空间辐射而导致性能减低或失灵, 甚至最终导致卫星或空间飞行器的灾难性的后果[ 1] 。美国1971 至1986 年发射的卫星中共发生了1589 次异常现象, 其中与空间粒子辐射有关的占70% , 由空间辐射对电子学系统的辐射破坏造成的占38. 1% 。空间辐射对电子学系统的辐射破坏主要有三种方式: 1) 总剂量电离损伤; 2) 单粒子效应; 3) 位移损伤。质子产生总剂量电离损伤, 单粒子效应和位移损伤, 电子主要产生总剂量电离损伤, 而高能重离子主要产生单粒子效应。 1天然空间辐射环境 地球轨道天然空间辐射粒子包括地磁场俘获辐射带( Van Allen 带) 粒子和宇宙射线( 包括太阳宇宙射线和银河宇宙射线)。 1.1地磁场俘获辐射带粒子地磁场俘获辐射带粒子主要是电子、质子以及少量的重离子。地磁场俘获辐射带通常又分为内辐射带( 1. 5R e 至 2. 8Re , Re= 6380km 为地球半径) 和外辐射带( 2. 8R e 至12R e) , 内辐射带以质子为主, 而外辐射带以电子为主。地磁场俘获辐射带中质子能量可达500M eV。能量大于10M eV 的质子主要分布在 3. 8R e 以下, 能量大于30M eV 的质子主要分布在1. 5Re 以下[ 2] , 而典型的卫星壳体能屏蔽能量小于10M eV 的质子。因此对于低轨道卫星来说, 质子对内部电子学元器件的辐射破坏尤为严重。在外辐射带中电子具有较高的能量和较大的通量( 约为内辐射带的10 倍) , 在外辐射带中电子的最高能量达7M eV, 而在内辐射带中电子的最高能量为5M eV , 能量大于 1 MeV 的电子的通量峰值在3Re 至4R e 之间。 1.2宇宙射线宇宙射线有两种来源, 即来自于太阳耀斑爆发的太阳宇宙射线和来自于太阳系以外的银河宇宙射线。太阳系以外的银河宇宙射线通常认为是稳定的, 而地球轨道上的银河宇宙射线的通量受太阳活动的调制, 在太阳活动频繁期, 地球轨道上的银河宇宙射线通量相对减少, 而在太阳活动不频繁期, 银河宇宙射线通量相对稳定。宙射线通量相对稳定。银河宇宙射线主要有质子( 85% ) 、氦离子( 14% ) 和高能重离子( 1% ) 组成。离子通量随原子质量[ 3]数分布见图1。可以看出, 高能重离子( 如Fe) 的通量与质子通量相比差几个数量级, 但是这并不是说高能重离子的辐射效应可以忽视。由于高能重离子在穿入材料时在单位距离上产生很高的电离密度, 尤其在考虑半导体器件的单粒子效应时, 高能重离子产生的效应不容忽视。图2 为银河宇宙射线中各种离子[ 4]对应的粒子能量为 2. 4GeV , 质子和氦离子的最高能量可达10GeV / Nu。对于如此高能的粒子,卫星壳体已经无法阻止它们进入舱体内。
（生物科技行业）辐射生物学效应与防护
《航空航天生理学》教案首页 第13 次课授课时间2009-03-16 教案完成时间：2009-03-04 课程名称,航空航天生理学,年级,2005年级,专业、层次,空军临床医学专业、5年制本科教员姓名,马进,专业技术职务,教授,授课方式（大、小班）,大班,学时,2 授课题目（章、节）,第六章辐射环境与防护 第三节辐射的生物效应第四节航空航天活动的辐射防护 基本教材或主要参考书,《航空航天生理学》余志斌主编，第四军医大学出版社，2008 教学目的与要求： 目的：1．掌握电离辐射与非电离辐射的生物学效应，了解作用机制 2．掌握电离辐射与非电离辐射的防护 重点：辐射生物学效应航空航天活动中辐射防护方法 大体内容与时间安排，教学方法： 方法：理论讲解、教学幻灯、板书 时间安排 第一节课：第三节辐射的生物效应 第二节课：第四节航空航天活动的辐射防护总结复习：5min 教研室审阅意见： （教学组长签名）年月日 （教研室主任签名） 年月日
基本内容,辅助手段和时间 分配 第三节辐射的生物效应 故事引出辐射生物学效应 辐射与生物体发生作用后，发生生物体吸收能量、引起细胞损伤，直至导致放射病死亡的多种生物效应。对其的认识，是付出生命的代价后逐步获得的，尤其是二次世界大战后（两次原子弹爆炸，长崎与广岛），引起了世界各国的重视，今天对辐射生物效应已经有了较全面的认识。 一．辐射生物效应的分类 （一）按效应出现的范围 分为躯体效应（somaticeffects）与遗传效应（geneticeffects）。 躯体效应指出现在受照者本身的效应，遗传效应指影响受照者后代的效应。 （二）按效应出现的时间 分为近期效应(short-termeffects）与远期效应（long-termeffects）。近期效应又分为急性效应（acuteeffects）与慢性效应（chroniceffects）。急性效应如急性放射病与急性皮肤放射损伤，慢性效应如慢性放射病与慢性皮肤放射损伤。远期效应一般发生在受照射后几年到几十年之间，如辐射所致肿瘤、白内障，以及辐射遗传效应等。 （三）按效应发生规律的性质 分为随机效应（stochasticeffects）与非随机效应（non-stochastic effects）。随机效应是指效应的发生几率与受照射的剂量大小相关，而效应的严重程度与剂量大小无关的一类辐射效应，一般认为它不存在剂量的阈值，但接受的剂量愈低，发生该效应的几率也愈小，
IGBT特性的中子辐照效应 The Effects of Neutron Radiation on the Characteristics of the IG B T 西安电力电子技术研究所 袁寿财 (西安 710061) 摘要:简述了中子辐照对IG B T特性的影响;给出了器件在中子辐射注入剂量高达1013n/cm2时的实验结果。实验发现,随着中子注入剂量的增加,开关时间缩短、阈值电压漂移。对研究的注入剂量范围,所观察到的中子效应是因IG B T少子寿命的减少造成的,而不是因有效掺杂浓度的变化引起的。 Abstract:In this paper,the effects of neutron radiation on the characteristics of IG B T are sim ply de2 scribed.Experimental results are presented for the devices that have been irradiated with a fluence u p to1013n/ cm2.It is found that the switching time decreases and the threshold voltage shifts with increasing neutron flu2 ence.For the range of fluence studied,the observed effects are caused b y reduction of minority carrier lifetime in the IG B T and independent of the changes in the effective dopant concentration. 叙词:中子辐照/绝缘栅双极晶体管 开关时间 阈值电压 K eyw ords:neutron radiation/IGBT;switching2time;threshold2voltage 1 引 言 近年来,IG B T作为功率开关,广泛用于各个工业领域,并越来越受到人们的关注。本文简要分析了IG B T器件的关断特性,讨论了提高IG B T工作频率、缩短IG B T关断延迟的中子辐照效应,并对IG B T静态参数及开关特性进行了中子辐照实验,对比分析了实验结果。指出尽管辐照可提高器件的开关速度,但也会带来器件相关参数漂移和器件特性退化等问题。2 IGBT关断特性的分析 图1示出IG B T的基本等效电路[1]。初看起来,IG B T就象是由n沟MOSFET提供基极电流的pnp双极晶体管。当IG B T处于导通状态时,p+n结正偏,空穴从p+正向注入到n外延层中。这些空穴在基区漂移与/或扩散,部分与经过MOSFET沟道流入外延层的电子复合,剩余部分到达pnp晶体管的集电结,该结被MOS2 FET的漏2源电压反偏,所以这些剩余的空穴被扫入集电极并形成pnp的集电极电流I c。 当IG B T处于关断状态时,在器件完全关闭之前,注入到n外延层的少数载流子必须重新复合完毕,该过程一般在4μs以上,它的影响在图2所示的漏2源极电流波形中为一拖尾。 为使IG B T关断,必须使栅压低于阈值电压,这样即迅速去除了MOSFET的沟道电流,也消除了提供给双极晶体管的基区电流。尽管基区贮存电荷必然衰减,但双极晶体管的I c下降缓慢。对一定的漏2源极电压,IG B T关断时的漏2源极电流波形可理想化为图3,以简化分析 。 图1 IG B T 的等效电路 图2 IG B T关断时的电流、电压波形(2μs/格) 图3 IG B T关断电流波形(图2)的理想化分析 (纵坐标:5A/格;横坐标:2μs/格) 19 《电力电子技术》1997年第2期 1997.5
辐照效应,项目可行性研究报告解析 篇一：血液辐照仪项目可行性研究报告目录目录................................................................................................ 2 专家答疑： (4) 一、可研报告定义：............................................................................................ 4 二、可行性研究报告的用途................................................................................ 4 1. 用于向投资主管部门备案、行政审批的可行性研究报告.................. 5 2. 用于向金融机构贷款的可行性研究报告.............................................. 5 3. 用于企业融资、对外招商合作的可行性研究报告.............................. 5 4. 用于申请进口设备免税的可行性研究报告.......................................... 6 5. 用于境外投资项目核准的可行性研究报告.......................................... 6 6. 用于环境评价、审批工业用地的可行性研究报告.............................. 6 三、可行性研究报告的编制依据........................................................................ 6 四、可研报告编制收费标准及时间.................................................................. 7 1、收费标准.................................................................................................. 7 2、付款方式.. (8) 五、我们的优势.................................................................................................... 8 1、良好的信誉保障. (8) 2、专业的咨询团队 .....................................................................................
第二章电离辐射基本知识一、基本概念 ?1. 原子结构 ?（1）原子核：质子、中子?（2）核外电子 2. 放射性 ?某些物质的原子核不稳定，会自发地发生变化，同时发射出各种射线的现象。 ?不受温度、压力、电磁场等外界条件的影响，只和时间相关。3. 同位素 ?（1）核素：某种原子具有一定特征的名称。质子数、中子数、能态可不同，如1H（氕）、2H （氘）、3H（氚）；Te m ?（2）同位素：不同中子数或不同能态的核素。（3）同质异能素：是同位素的一种特殊类型 4. 放射性核素和核衰变 ?（1）稳定性同位素和放射性同位素： ?能自发地转变为别的原子核或自发地发生核能态变化，变化时伴有射线的发射——放射性同位素?（2）核衰变方式： ? a.α 衰变：α 射线为氦（He） ? b.?-衰变： ?-射线为电子（e-） ? c.?+衰变： ?+射线为正电子（e+） ? c.γ 衰变：γ 射线为光子（3）半衰期（half-life） ?某种放射性核因发生自发性核衰变而减少到原来核数的一半所需的时间。 ?是放射性核素的一个特征常数 ?T1/2 = 0.693/λ（λ：衰变常数） ?N = N0e-λT1/2
（4）放射性活度（radioactivity） ?指单位时间内放射性核的衰变数，即衰变率，单位 Bq ? 1 Bq = 1dps ? 1 Ci = 3.7×1010Bq = 2.22 ×1012 dpm 二、电离辐射的种类 1. X 线 ?（1）X 线的特征 ? a. 基本特征 ?X 射线在电磁辐射中的特点属于频率高、波长短、能量大的射线 ?X 射线的频率约在 3×1016～3×1020 Hz之间，波长约在10～10-3 nm之间 ?X 线诊断常用的 X 线波长范围为 0.008～0.031 nm（40～150 kV）b. X 射线的波粒二象性 ?X 射线同时具有波动性和微粒性，统称为波粒二象性。?X 射线在传播时，它的波动性占主导地位，具有频率和波长，且有干涉、衍射等现象发生。 ?X 射线在与物质相互作用时，它的粒子特性占主导地位，具有质量、能量和动量。 （2）X 射线产生的基本条件 a. 有电子源（阴极）； b. 有高速运动的电子流（管电压）； c. 有阻碍带电粒子流运动的障碍物（靶），用来阻止电子的运动，可以将电子的动能转变为 X 射线光子的能量。 靶的原子序数低→产生 X 线的能量小、波长长； 靶的原子序数高→产生 X 线的能量大、波长短。 （3）X 射线发射的形式 ? a. 连续辐射（韧致辐射，bremsstrahlung）：高速带电粒子（电子）撞击靶面，与靶原子核相互作用后损失的能量各不相同，由此产生一束波长不等、连续的混合 X 射线。 ?与管电压相关，管电压越高，波长越短，但有极限。 ? b. 特征辐射（标识辐射，characteristic radiation）：高速电子与原子内层电子相互作用，将内层电子击出至外层，外层电子跃迁时将多余的能量以光子形式放射出来，由于不同靶物质的原子结构不同，放射出的 X 线的波长也各不相同。 ?这种由电子跃迁产生的辐射与管电压无关，而与靶物质的原子序数相关。 ?原子序数越高，击出所需的能量就越大，所需的管电压越高，波长越短 ?。
由于电离辐射的两大生物学效应：确定性效应（具有较大剂量阈值才会发生，且其严重程度取决于受照剂量大小：如辐射导致的白内障）和随机性效应（不存在发生效应的剂量阈值，但发生几率与受照剂量大小有关：如诱发肿瘤与遗传效应）的存在，辐射剂量增加对人体的危害会相应地增加。一般而言，CT 扫描比普通X 射线检查剂量大，照射剂量的增加导致辐射诱发癌症等随机效应的发生几率增加。 2009 年，位于美国洛杉矶的Cedars-Sinai 医疗中心的一名患者在接受CT 神经灌注扫描后出现头发脱落现象。该医院经过调查发现，自2008 年 2 月开始在18 个月内，共206 名患者在CT 过程中被错误施加高达正常剂量值8 倍的辐射剂量。为了规范CT 检查的行为，美国食品药品管理局（FDA）推荐在CT 检查中评估患者的接受的辐射剂量。 中国卫生部于2012 年公布新版《GBZ165-2012 X 射线计算机断层摄影放射防护要求》，首次公布了针对不同人群、不同部位CT 检查的诊断参考水平。新版标准2013 年 2 月 1 日起实施，旧版标准同时废止。根据《防护要求》，典型成年患者X 射线CT 检查头部、腰椎和腹部的诊断参考水平分别为50mGy、35mGy 和25 mGy，0 - 1 岁儿童患者胸部和头部诊断参考水平为23 mGy 和25mGy，10 岁儿童患者胸部和头部诊断参考水平为26mGy 和28mGy。《防护要求》提出，CT 工作人员应在满足诊断需要的同时，尽可能减少受检者所受照射剂量。在开展CT 检查时，做好非检查部位的防护，严格控制对诊断要求之外部位的扫描。要禁止用成人的辐射剂量评估标准来评估儿童的辐射剂量。 为了保证临床医生获得剂量相关的信息，我们在每次检查结束之后都会得到图2 这样一张辐射剂量的报告表，在这张表格中，我们可以获得大部分和扫描相关的信息。与辐射剂量相关的参数主要有两个，CTDI vol 和DLP。那么那个是有效辐射剂量，如果不是，患者的有效辐射剂量如何计算呢？ 今天我们就来聊聊辐射剂量的那些事儿。 图2：CT 检查的剂量报告表 2CT 剂量指数（CT Dose Index, CTDI）： CTDI 是指在CT 检查中，受检者接收的射线平面内的辐射剂量，一般是用16cm（代表头部和四肢）和32cm（代表体部）的圆柱状的充水体模进行测量（单位：mGy），1981 年首次由Shope 提出后，先后被FDA、IEC、CEC、IAEA 等多个权威组织所定义并采用，是目前国际上应用最广泛的一种CT 剂量指标，我国国家标准亦采用此概念。 目前国际上对CT 剂量的表征量和测量方法（包括模体种类）未有一致意见，ICRP 亦指出为避免混淆，应明确各种CTDI 定义的区别。 目前公认的CTDI 有以下三个，三个指数并不直接表征各种CT 扫描所致受检者的剂量，但与受检者剂量密切相关。与吸收剂量有相同的量纲，以毫戈瑞（mGy）为单位。 CT 剂量指数100（CTDI 100 ） CTDI 100 是迄今广泛应用的最基本的反映CT 扫描剂量特征的表征量，可用于统一比较CT 机性能。其定义为：CT 旋转一周，将平行与旋转轴（z 轴，即垂直于断层平面）的剂量分布 D (z) 沿Z 轴从-50mm 到+50mm 积分，除以层厚T 与扫描断层数N 的乘积之商。即：