北京正负电子对撞机次级束模拟质子单粒子效应分析
第33卷第2期 1999年3月
原子能科学技术AtomicEnergyScienceandTechnology
.33,No.2Vol
Mar.1999
贺朝会 李国政
(西北核技术研究所,西安,710024)
刘恩科
(西安交通大学微电子工程系,710049)
首次从利用高能电子打靶产生的质子进行半导体器件的单粒子效应(SEE)实验研究的角度分析了北京正负电子对撞机(BEPC)次级束中的质子的能量范围和产额,计算了3种途径下高能电子打靶产生的质子的能量范围,估算了反应截面。研究表明:选取重核做靶可以不同程度地提高
2)可达1.66×10-3s-1・sr-1・eV-1。可以用BEPC次级束质子产生截面,质子的微分产额(
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中的质子做翻转截面比较大(Ρ=10-8cm2)的半导体器件的单粒子效应实验研究。
关键词 质子 单粒子效应 半导体器件 北京正负电子对撞机中图法分类号 O572.214 P422.1
卫星在轨道运行期间一直处在带电粒子构成的空间辐射环境中,带电粒子造成的单粒子效应(SEE)是影响卫星可靠性和寿命的主要因素之一。空间辐射环境中的带电粒子主要由高能质子、、重核粒子等组成,它们都能引起单粒子效应。在空间辐射环境中,质子,尤其是高能Α
质子占有相当大的比例。因此,研究高能质子的单粒子效应尤为重要。用于研究质子单粒子效应的实验室模拟设备主要是高能质子加速器。国外有几十MeV至5GeV的质子加速器,而我国能量最高的质子加速器为中国科学院高能物理研究所的35MeV质子直线加速器,远不能满足需要。所以,开发高能质子源十分迫切。北京正负电子对撞机(BEPC)试验束的次级束中包含质子,其中能量约为100MeV的质子占有很大比例。因此,用BEPC次级束中的质子束作为辐照源对半导体器件进行质子单粒子效应辐照实验可能是可行的。
1 BEPC次级束用做质子单粒子效应研究的初步分析
[1]
BEPC试验束是从其注入器(电子直线加速器)引出高能电子束(初级束),通过打靶产
生次级束
。试验束的主要指标如下:初级束能量111GeV,流强50～600mA,脉冲宽度2.5ns,
贺朝会:男,31岁,抗辐射加固专业,在读博士生,助理研究员收稿日期:1997209209 收到修改稿日期:1997211210
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+
重复频率1215Hz。靶材料为碳钨复合靶(钨118mm,碳24mm)。次级束的粒子种类为Π、+
～1.668eV・s・m-1。根据粒子的动量谱可知质子能量范围大e、p,粒子动量范围为0.4003
++-1
约为35～125MeV。由次级束中Π、e、p的相对比例可得,在动量约1.434eV・s・m(Ep
+
≈95MeV)时,p的产额约为Π的417倍[1]。根据产额估算公式
2YΠ=I