空間質(zhì)子和電子引起的星內(nèi)器件輻射損傷模擬研究.pdf

1、本文圍繞低能質(zhì)子在星內(nèi)器件中的非電離能損(NIEL)和空間電子對(duì)太陽(yáng)軟X射線探測(cè)器干擾兩項(xiàng)研究?jī)?nèi)容，利用蒙特卡羅方法進(jìn)行了一系列的模擬計(jì)算研究。在NIEL的計(jì)算物理模型中，考慮了庫(kù)侖屏蔽，同時(shí)在用SRIM程序進(jìn)行計(jì)算時(shí)采用了“薄靶近似規(guī)則”和單能逐點(diǎn)入射，使得模型更加合理，計(jì)算結(jié)果更加精確；以GaAs/Ge太陽(yáng)電池為例，詳細(xì)討論了性能參數(shù)Pmax的衰降與NIEL的關(guān)系并應(yīng)用于國(guó)內(nèi)太陽(yáng)電池的預(yù)測(cè)。在探測(cè)器模擬方面，對(duì)計(jì)算模型進(jìn)行了合理的簡(jiǎn)

2、化處理，對(duì)能譜抽樣方法進(jìn)行了改進(jìn)，考慮了電子在磁場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)情況，對(duì)信息記錄也做了改進(jìn)。論文的主要內(nèi)容有： 系統(tǒng)地總結(jié)分析了空間輻射環(huán)境及其可能產(chǎn)生的輻射效應(yīng)。不同空間軌道的輻射及其在不同的星內(nèi)材料中會(huì)導(dǎo)致不同的效應(yīng)，開(kāi)展輻射效應(yīng)機(jī)制研究，掌握其規(guī)律，對(duì)于空間電子學(xué)元器件的抗輻射加固指標(biāo)提出，以及在其它研究中的方案設(shè)計(jì)等都有重要意義。 簡(jiǎn)要介紹了GEANT4和SRIM程序，針對(duì)GEANT4目前計(jì)算NIEL的局限性進(jìn)行了二次

3、開(kāi)發(fā)，并用來(lái)模擬空間復(fù)雜環(huán)境下電子能譜對(duì)探測(cè)器的影響。 對(duì)低能質(zhì)子NIEL的計(jì)算進(jìn)行了詳細(xì)的討論。由于低能時(shí)庫(kù)侖相互作用占主導(dǎo)地位，一般采用Mott-Rutherford微分散射截面，但它沒(méi)考慮核外電子庫(kù)侖屏蔽的影響。為此，本文用解析法和基于蒙特卡羅方法的SRIM程序計(jì)算了考慮庫(kù)侖屏蔽后低能質(zhì)子在Si和GaAs材料中的NIEL，SRIM程序在計(jì)算過(guò)程中采用薄靶近似法，并與其它作者的數(shù)據(jù)進(jìn)行了比較。計(jì)算結(jié)果表明：用SRIM程序計(jì)算

4、NIEL時(shí)采用“薄靶近似規(guī)則”及單能逐點(diǎn)入射處理是比較合理的，同時(shí)考慮庫(kù)侖屏蔽效應(yīng)后的NIEL較沒(méi)考慮前要小，當(dāng)能量為1keV時(shí)，Si材料中NIEL的值為考慮前結(jié)果的30％，GaAs材料中為20％，這在航天設(shè)計(jì)中有著重要的意義。 對(duì)太陽(yáng)電池的主要性能參數(shù)Pmax與NIEL的關(guān)系進(jìn)行了詳細(xì)討論。以實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)為例，針對(duì)GaAs/Ge太陽(yáng)電池受質(zhì)子輻照后性能參數(shù)的變化，分析了Pmax的衰降與NIEL的關(guān)系。發(fā)現(xiàn)在質(zhì)子輻照能量0.1MeV

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