西安200 MeV質子應用裝置200 MeV質子輻照CCD的實驗結果與分析

王祖軍，薛院院，王 迪，焦仟麗，劉臥龍，楊 業，趙銘彤，王忠明，陳 偉

(1. 強脈沖輻射環境模擬與效應國家重點實驗室，西安710024；2. 西北核技術研究所，西安710024；3. 湘潭大學 材料科學與工程學院，湘潭411105)

電荷耦合器件(charge coupled device，CCD)是一種利用光電效應產生信號電荷、通過MOS結構的電容陣列耦合實現信號電荷的存儲和轉移、通過器件的輸出結構輸出電信號實現光電信號轉換的器件。因為CCD具有體積小、重量輕、功耗低、量子效率高、動態范圍大和分辨率高等優良性能，可為監視、探測、遙感等應用提供高清晰度和高分辨率的實時圖像信號，所以CCD廣泛應用于成像和探測系統中。然而，當CCD應用于空間輻射環境或核輻射環境中時，由于受輻照損傷的影響，CCD及相關系統性能將會出現退化，嚴重時，甚至會出現功能失效現象。CCD的輻照損傷效應主要包括電離總劑量效應、位移效應及單粒子效應[1-4]。

在空間輻射環境中，CCD的輻照損傷主要由空間質子引起，CCD的質子輻照損傷效應一直是CCD輻照效應研究的熱點問題之一。鑒于空間質子的能譜分布范圍較廣，在工程應用中開展電子元器件的質子輻照效應評估及比較不同能量質子誘發的位移損傷時，常用非電離能量損失(nonionizing energy loss, NIEL)的概念，并用10 MeV質子等效注量進行位移損傷等效[1,5-6]。由于受加速器質子源條件的限制，我國用于電子元器件質子輻照效應實驗的質子能量大多在10 MeV以下[7-10]。如，于慶奎等開展了TDI型CCD的10 MeV質子輻照實驗研究[7]；王祖軍等開展了線陣CCD的2，5，10 MeV質子輻照實驗研究，分析了質子輻照線陣CCD誘發性能退化的實驗規律和損傷機理[8-9]；……