中能質(zhì)子單粒子效應(yīng)試驗束流分布及次級中子模擬

陳啟明 郭 剛 韓金華 張付強 張艷文 劉建成 趙樹勇

（中國原子能科學(xué)研究院國防科技工業(yè)抗輻照應(yīng)用技術(shù)創(chuàng)新中心 北京 102413）

空間天然輻射環(huán)境中存在大量質(zhì)子，其通量遠遠高于重離子。研究表明［1］，銀河宇宙射線中質(zhì)子占比約87%，最高能量可達TeV量級；太陽耀斑爆發(fā)時釋放的輻射粒子中質(zhì)子占比超過90%，最高能量可達GeV 量級；地球捕獲帶中內(nèi)帶也以質(zhì)子為主，最高能量約為幾百MeV。航天器在軌運行時，質(zhì)子入射電子器件會引發(fā)單粒子效應(yīng)，使得電子器件邏輯翻轉(zhuǎn)、功能故障甚至燒毀，嚴(yán)重威脅航天器的在軌可靠性和運行安全。因此，在電子器件選型過程中，需要進行質(zhì)子輻照試驗考核，達到相應(yīng)指標(biāo)后方可選用。然而，直接在太空中開展質(zhì)子輻照試驗難度大、耗時長、費用高。以往主要是利用地面加速器產(chǎn)生不同能量的質(zhì)子束流，通過輻照試驗獲取器件單粒子效應(yīng)截面曲線，然后，結(jié)合空間質(zhì)子譜，計算電子器件在空間應(yīng)用時的單粒子錯誤率，以此評估質(zhì)子單粒子效應(yīng)風(fēng)險。

國外質(zhì)子單粒子效應(yīng)研究經(jīng)過多年發(fā)展，基于質(zhì)子加速器建成大量的質(zhì)子單粒子效應(yīng)試驗終端，進行大量的輻照試驗，形成了試驗方法和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范［2?3］。國內(nèi)由于質(zhì)子加速器資源有限，且能量較低，質(zhì)子單粒子效應(yīng)主要是理論研究，實驗研究主要集中在30 MeV以下的低能區(qū)。然而，微電子器件質(zhì)子單粒子效應(yīng)截面曲線是隨質(zhì)子能量先快速上升然后飽和，一般在100 MeV 附近單粒子效應(yīng)截面才會趨于飽和，因此100 MeV 以下質(zhì)子能段的單粒子效應(yīng)截面數(shù)據(jù)尤為重要。……