利用飛秒脈沖激光模擬空間高能粒子的輻照效應在高能粒子對航天器的毀傷效應研究中占據越來越重要的地位。航天器在軌運行時,空間高能粒子首先作用于電子器件封裝,進而影響電子器件的核心區(qū)域使其出現異常甚至完全失效。因此,研究激光輻照電子器件封裝產生的熱、力、電荷及燒蝕徑跡演化特征對于明確高能粒子對航天器電子器件的輻照效應物理本質具有重要意義。本文以典型電子器件鈍化層側封裝和摻硼單晶硅作為研究對象,通過構建飛秒脈沖激光輻照靶板的溫度場采集系統(tǒng)、光壓測量和靶板表面應變測量系統(tǒng)、誘導電荷采集系統(tǒng),開展了不同激光輻照條件下電子器件鈍化層側封裝和單晶硅的熱、力、誘導電荷和燒蝕徑跡的演化特征研究,取得的主要研究成果如下:（1）通過測量得到了不同激光輻照條件下典型電子器件鈍化層側封裝和單晶硅在靶板輻照面及輻照方向截面的溫度演化特征,明確了飛秒激光輻照下的熱演化規(guī)律及與激光燒蝕作用之間的關系。實驗結果表明由于激光燒蝕破壞封裝結構發(fā)生能量轉化,激光輻照封產生了振蕩式的溫升,并且封裝表面溫度的變化與燒蝕徑跡演化特征相關。（2）得到了激光光壓的強度以及激光作用下電子器件鈍化層側封裝、單晶硅表面的應力演化過程;通過對激... 

【文章來源】：沈陽理工大學遼寧省

【文章頁數】：109 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

實驗的測試系統(tǒng)示意圖

中心波長527nm，脈沖重復頻率可由0.1-10KHz間調節(jié)。輸入泵浦光由分光鏡（3:7）分為兩束，其中一束用于再生放大的鈦寶石晶體，另一束則進入多通放大的鈦寶石晶體。經過CPA使種子脈沖經過展寬、放大和壓縮等過程使激光脈沖在不改變脈寬的情況下將脈沖能量放大。展寬器將種子光源的脈沖寬度處理為納秒級，經展寬器處理的激光脈沖通過再生放大腔的高增益介質吸收光能并放大，然后再經過多通放大器進行多次放大。經過上述過程的激光脈沖進入脈沖壓縮器將其脈寬壓縮至原脈寬，因此激光器可輸出超短脈寬但能量較大的飛秒脈沖激光。圖2.2為飛秒脈沖激光器的工作原理。圖2.2飛秒脈沖激光器的工作原理Fig.2.2Theprincipleoffemtosecondlaser啁啾脈沖放大（CPA）是一種將超短激光脈沖放大到皮瓦量級的技術，激光脈沖在放大前的時間和光譜都被拉長。CPA是當前世界上大功率激光器共同應用的前沿技術。在CPA中，在將超短激光脈沖引入增益介質之前，用一對光柵使激光脈沖的低頻分量比高頻分量的傳輸路徑短。在經過光柵對后，激光脈沖變?yōu)檎保锤哳l分量滯后于低頻分量，且脈寬比源脈沖長。由于被展寬的脈沖強度與每平方厘米千兆瓦的強度極限相比足夠低，可以被安全的引入到增益介質中并放大106倍以上。最后，放大的激光脈沖通過反向拉伸過程被重新壓縮會原始脈寬。2.3.2溫度場測量系統(tǒng)實驗中溫度場的測量系統(tǒng)為美國FLIR公司生產的SC7700BB紅外熱像儀，其測量時設置的掃描頻率為115Hz，溫度的測量范圍為5-2500℃。實驗中激光器輸出的激光波長為783nm的近紅外光符合該紅外熱像儀測量范圍。實驗使用的紅外鏡頭焦距為30mm。紅外熱成像儀是利用紅外測溫原理測量物體表面溫度的儀器，通過測量物體自身輻射的紅外輻射能量可以準確地測量物體表面的溫度，其測量原

沈陽理工大學碩士學位論文-12-的熱運動，一切高于絕對零度（-273.15℃）的物體在不斷地向周圍輻射電磁波，其中也包括輻射位于紅外波段的電磁波，而物體的紅外輻射能量大小及其按波長的分布與物體的表面溫度是相對應的[42,43]，紅外熱成像儀測量溫度就是通過采集這些紅外波段的電磁波，通過軟件處理得到可見的熱圖像。以下為本文進行溫度場測量實驗時用到的靶板布局。（1）輻照面溫度場測量靶板布局圖2.3為紅外熱成像儀測量靶板輻照面溫度場時的靶板布局。圖2.3輻照面溫度場測量的靶板的布局Fig.2.3Layoutoftargetplateforfronttemperaturefieldmeasurement溫度場測量實驗中，激光輸出光路沿靶板的表面法線方向輻照靶板的中心，由SC7700B型紅外熱像儀在靶板的激光輻照面一側進行拍攝，紅外熱成像儀鏡頭與激光作用方向和靶板表面均呈45°，采集靶板的輻照面溫度場，由ResearchIR軟件處理并提取紅外熱像儀采集的靶板表面溫度場分布數據。（2）截面溫度場靶板布局圖2.4為紅外熱成像儀測量靶板截面溫度場時的靶板布局。圖2.4截面溫度場測量的靶板的布局Fig.2.4Layoutoftargetplateforcross-sectiontemperaturefieldmeasurement

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