单片机系统X射线剂量增强效应研究

发布时间：2020-11-21 15:15

　　 自20世纪70年代初发现剂量增强效应以来,电子器件和电路的X射线剂量增强效应就引起了人们的普遍关注和高度重视,研究也在不断的深入。剂量增强效应是一种特殊的总剂量效应,它不仅与射线的能量有关,同时还与材料、器件结构及金属化类型有关。随着大规模集成电路中重金属的广泛应用,及器件封装屏蔽材料越来越趋向于重金属化,剂量增强效应也会变得越来越严重。本文以主要由Intel公司生产的16位单片机N80C196KC20、WSI公司的PSD501B1和X24F128构成的系统作为研究对象,通过X射线和γ两种不同射线的辐照对比,对单片机系统电路和单元电路的剂量增强效应进行了研究。 本文详细介绍了剂量增强效应的历史,国内外的研究情况；通过论述X射线与物质相互作用的规律,阐述了剂量增强效应产生的根本原因。讨论了材料、器件和集成电路的剂量增强效应,以及器件剂量增强损伤程度的度量公式。 对单片机系统及单元电路剂量增强效应的实验原理进行了研究,并制定了实验方案。在X射线和γ射线辐射环境中分别进行了单片机系统电路和单元电路的动态偏置辐照实验,通过对比,研究了单片机系统及单元电路的剂量增强效应,同时也就单元电路的辐照敏感性对系统的影响进行了研究。 以N80C196KC20单片机系统为研究对象,在器件剂量增强表征公式的基础上,研究了系统剂量增强的表征方法,并将相对剂量增强系数的计算公式推广到了系统电路。研究表明：动态偏置辐照状态下,单片机系统电路及单元电路存在X射线剂量增强效应；提出了绝对失效判据的概念,并采用绝对失效判据研究了系统电路的剂量增强效应,得到了系统电路的相对剂量增强系数,采用绝对失效判据是合适的；在武器电子学系统应用中,当辐照总剂量较低时,系统及单元电路的剂量增强效应不显著,可以不予考虑。
【学位单位】：中国工程物理研究院
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2009
【中图分类】：TP368.11
【部分图文】：

用气*表示原子的光电效应总截面，则有:(2一7)图2.4给出了不同吸收物质的光电截面与光子能量的关系，也称光电吸收曲线，从图中可以看出，随E，的增大，6p。变小。在hv<100keV时，光电截面显示出特征性的锯齿状结构，这种尖锐的突变，称为吸收限，它是在入射光子能量与K、L、M层电子的结合能相一致时出现的，随光子能量逐渐增加，当等于某一层电子的结合能时，这一壳层的电子就对光电作用有贡献，因而ap八就阶跃式地上升到某一较高的数值

中有第三者参加，光电子就不能从0o方向发射。实验和理论计算都证明，在1800方向也不能出现光电子，而在某一角度上，光电子出现的几率最大。在入射光子能量很低时，光电子在垂直于入射Y束方向上发射，但当Y能量增时，逐渐朝前向角发射。图2.5表示极坐标系中，不同能量光子作用下光电子发射的角分布。!20’士士 士.，阅... .....‘ ‘江江 江产 产

2.1.2康普顿效应在康普顿效应中，光子与原子的核外电子发生非弹性碰撞，一部分能量转移给电子，使它脱离原子成为反冲电子，而散射光子的能量和运动方向发生变化，如图2.6所示。hV和hv’为入射和散射光子的能量，0为散射光子与入射光子方向间的夹角，夕称散射角;必中为反冲电子的反冲角。反冲电子Ee散射光子图2.6康普顿效应示意图康普顿效应与光电效应不同，光电效应中光子本身消失，能量转移给电子，康普顿效应中光子只是损失掉一部分能量;光电效应发生在束缚得最紧的内层电子上，康普顿效应总是发生在束缚得最松的外层电子上，虽然光子与束缚电子之间的康普顿散射严格地讲是一种非弹性碰撞过程，但外层电子的结合能是比较小的，一般在eV(电子伏数)量级，和入射光子的能量相比较，完全可以忽略，所以可以把外层电子看作是“自由电子”
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本文编号：2893198