自20世紀(jì)70年代初發(fā)現(xiàn)劑量增強(qiáng)效應(yīng)以來,電子器件和電路的X射線劑量增強(qiáng)效應(yīng)就引起了人們的普遍關(guān)注和高度重視,研究也在不斷的深入。劑量增強(qiáng)效應(yīng)是一種特殊的總劑量效應(yīng),它不僅與射線的能量有關(guān),同時(shí)還與材料、器件結(jié)構(gòu)及金屬化類型有關(guān)。隨著大規(guī)模集成電路中重金屬的廣泛應(yīng)用,及器件封裝屏蔽材料越來越趨向于重金屬化,劑量增強(qiáng)效應(yīng)也會變得越來越嚴(yán)重。本文以主要由Intel公司生產(chǎn)的16位單片機(jī)N80C196KC20、WSI公司的PSD501B1和X24F128構(gòu)成的系統(tǒng)作為研究對象,通過X射線和γ兩種不同射線的輻照對比,對單片機(jī)系統(tǒng)電路和單元電路的劑量增強(qiáng)效應(yīng)進(jìn)行了研究。 本文詳細(xì)介紹了劑量增強(qiáng)效應(yīng)的歷史,國內(nèi)外的研究情況；通過論述X射線與物質(zhì)相互作用的規(guī)律,闡述了劑量增強(qiáng)效應(yīng)產(chǎn)生的根本原因。討論了材料、器件和集成電路的劑量增強(qiáng)效應(yīng),以及器件劑量增強(qiáng)損傷程度的度量公式。 對單片機(jī)系統(tǒng)及單元電路劑量增強(qiáng)效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)原理進(jìn)行了研究,并制定了實(shí)驗(yàn)方案。在X射線和γ射線輻射環(huán)境中分別進(jìn)行了單片機(jī)系統(tǒng)電路和單元電路的動態(tài)偏置輻照實(shí)驗(yàn),通過對比,研究了單片機(jī)系統(tǒng)及單元電路的劑量增強(qiáng)效應(yīng),同時(shí)也就單元電路的輻照敏感性對系統(tǒng)的影響進(jìn)行了研究。 以N80C196KC20單片機(jī)系統(tǒng)為研究對象,在器件劑量增強(qiáng)表征公式的基礎(chǔ)上,研究了系統(tǒng)劑量增強(qiáng)的表征方法,并將相對劑量增強(qiáng)系數(shù)的計(jì)算公式推廣到了系統(tǒng)電路。研究表明：動態(tài)偏置輻照狀態(tài)下,單片機(jī)系統(tǒng)電路及單元電路存在X射線劑量增強(qiáng)效應(yīng)；提出了絕對失效判據(jù)的概念,并采用絕對失效判據(jù)研究了系統(tǒng)電路的劑量增強(qiáng)效應(yīng),得到了系統(tǒng)電路的相對劑量增強(qiáng)系數(shù),采用絕對失效判據(jù)是合適的；在武器電子學(xué)系統(tǒng)應(yīng)用中,當(dāng)輻照總劑量較低時(shí),系統(tǒng)及單元電路的劑量增強(qiáng)效應(yīng)不顯著,可以不予考慮。
【學(xué)位單位】：中國工程物理研究院
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2009
【中圖分類】：TP368.11
【部分圖文】：

用氣*表示原子的光電效應(yīng)總截面，則有:(2一7)圖2.4給出了不同吸收物質(zhì)的光電截面與光子能量的關(guān)系，也稱光電吸收曲線，從圖中可以看出，隨E，的增大，6p。變小。在hv<100keV時(shí)，光電截面顯示出特征性的鋸齒狀結(jié)構(gòu)，這種尖銳的突變，稱為吸收限，它是在入射光子能量與K、L、M層電子的結(jié)合能相一致時(shí)出現(xiàn)的，隨光子能量逐漸增加，當(dāng)?shù)扔谀骋粚与娮拥慕Y(jié)合能時(shí)，這一殼層的電子就對光電作用有貢獻(xiàn)，因而ap八就階躍式地上升到某一較高的數(shù)值

中有第三者參加，光電子就不能從0o方向發(fā)射。實(shí)驗(yàn)和理論計(jì)算都證明，在1800方向也不能出現(xiàn)光電子，而在某一角度上，光電子出現(xiàn)的幾率最大。在入射光子能量很低時(shí)，光電子在垂直于入射Y束方向上發(fā)射，但當(dāng)Y能量增時(shí)，逐漸朝前向角發(fā)射。圖2.5表示極坐標(biāo)系中，不同能量光子作用下光電子發(fā)射的角分布。!20’士士 士.，閱... .....‘ ‘江江 江產(chǎn) 產(chǎn)

2.1.2康普頓效應(yīng)在康普頓效應(yīng)中，光子與原子的核外電子發(fā)生非彈性碰撞，一部分能量轉(zhuǎn)移給電子，使它脫離原子成為反沖電子，而散射光子的能量和運(yùn)動方向發(fā)生變化，如圖2.6所示。hV和hv’為入射和散射光子的能量，0為散射光子與入射光子方向間的夾角，夕稱散射角;必中為反沖電子的反沖角。反沖電子Ee散射光子圖2.6康普頓效應(yīng)示意圖康普頓效應(yīng)與光電效應(yīng)不同，光電效應(yīng)中光子本身消失，能量轉(zhuǎn)移給電子，康普頓效應(yīng)中光子只是損失掉一部分能量;光電效應(yīng)發(fā)生在束縛得最緊的內(nèi)層電子上，康普頓效應(yīng)總是發(fā)生在束縛得最松的外層電子上，雖然光子與束縛電子之間的康普頓散射嚴(yán)格地講是一種非彈性碰撞過程，但外層電子的結(jié)合能是比較小的，一般在eV(電子伏數(shù))量級，和入射光子的能量相比較，完全可以忽略，所以可以把外層電子看作是“自由電子”
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本文編號：2893198