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微束辐照装置及其在生物和材料领域中的应用

盛丽娜 , 宋明涛 , 刘杰 , 孙友梅 , 党秉荣 , 李文建 , 杨晓天 , 高大庆 , 张小奇 , 何源 , 张斌 , 苏弘 , 满开第 , 郭艺珍 , 王志光 , 肖国青

自从20世纪50年代开始利用微束辐照生物活细胞以来,由于微束独特的辐照特征,其在生物学、材料学、生物医学、航空航天科学、环境科学、地质学、微加工等领域得到了广泛的应用.在前人大量研究的基础上,对微束装置及其应用进行总结概括.展望了微束的发展趋势并简单介绍中国科学院近代物理研究所正在兴建的中高能重离子微束辐照装置.

关键词: 微束 , 重离子 , 中高能 , 应用

各向异性静态随机存储器中的多位翻转分析研究

张战刚 , 刘杰 , 侯明东 , 孙友梅 , 苏弘 , 耿超 , 姚会军 , 罗捷 , 段敬来 , 莫丹 , 古松 , 刘天奇 , 习凯 , 翟鹏飞 , 曹殿亮

原子核物理评论 doi:10.11804/NuclPhysRev.31.02.195

重离子实验结果表明，具有高线性能量转移(LET)或大角度入射的快重离子导致静态随机存储器(SRAM)中的多位翻转(MBU)比例增大，甚至超过单位翻转比例。单个离子径迹中的电荷可以沿着径向扩散数个微米，被临近的灵敏区收集后引起MBU。器件灵敏区的各向异性空间布局与离子入射方向共同影响测试器件的MBU图形特征。位线接触点的纵向隔离导致横向型成为主要的两位翻转图形；“L”型和“田”型分别是主要的三位翻转和四位翻转图形。最后，对SRAM抗MBU加固设计和实验验证方法进行了讨论。

关键词: 单粒子效应 , 静态随机存储器 , 各向异性布局 , 多位翻转

一种改进的SRAM单粒子效应检测系统

童腾 , 苏弘 , 王晓辉 , 刘杰 , 张战刚 , 刘天奇 , 古松 , 杨振雷

原子核物理评论 doi:10.11804/NuclPhysRev.31.02.170

中国科学院近代物理研究所材料研究中心开展了对静态随机存储器(Static Random Access Memory， SRAM)单粒子效应(Single Event Effects， SEEs)的深入研究。材料中心目前拥有的两套SRAM单粒子检测系统各自具有一定的局限性，所以又提出了一种改进的SRAM SEE检测方法，并研制了相关电路。该检测系统在兰州重离子研究装置(HIRFL)提供的束流辐射终端上进行了多次实验，获得了一批实验数据。其中包括129 Xe束流辐照条件下，对65 nm SRAM单粒子翻转的研究；12 C束流辐照条件下，对65，130和150 nm商用错误纠正编码加固SRAM SEE的研究；129Xe束流辐照条件下，对普通商用SRAM单粒子锁定的研究等。实验验证了该检测系统的有效性和可靠性，为开展SRAM SEE的研究提供了重要的检测平台，并为以后开展更复杂器件SEE的研究提供了实验经验和技术基础。

关键词: SRAM , 单粒子效应 , 检测系统 , 重离子

基于ASIC芯片的硅微条阵列探测器多通道前端电子学模块设计

赵兴文 , 苏弘 , 千奕 , 孔洁 , 章学恒 , 闫铎 , 李占奎 , 李海霞

原子核物理评论 doi:10.11804/NuclPhysRev.31.04.499

描述了为兰州重离子加速器冷却储存环(HIRFL-CSR)外靶实验系统硅微条阵列探测器而设计的前端电子学模块。该模块采用专用ASIC芯片，可以处理96路能量信号。对前端电子学模块的性能进行了测试，结果表明，该模块在0.1～0.7 V范围内的积分非线性好于0.3%；其电子学分辨好于0.45%，最大串扰小于10%；通道一致性测试结果好于1.3%；在室温下连续工作24 h后，零点峰位最大漂移为1.48 mV。

关键词: 前端电子学 , 硅微条阵列探测器 , ASIC

深亚微米SRAM质子单粒子翻转实验研究

古松 , 刘杰 , 刘天奇 , 张战刚 , 姚会军 , 段敬来 , 苏弘 , 侯明东 , 罗捷

原子核物理评论 doi:10.11804/NuclPhysRev.32.03.353

宇航半导体器件运行在一个复杂的空间辐射环境中,质子是空间辐射环境中粒子的重要组成部分,因而质子在半导体器件中导致的辐射效应一直受到国内外的关注.利用兰州重离子加速器(Heavy Ion Research Facility In Lanzhou)加速出的H2分子打靶产生能量为10 MeV的质子,研究了特征尺寸为0.5/0.35/0.15μn体硅和绝缘体上硅(SOI)工艺静态随机存储器(SRAM)的质子单粒子翻转敏感性,这也是首次在该装置上开展的质子单粒子翻转实验研究.实验结果表明特征尺寸为亚微米的SOI工艺SRAM器件对质子单粒子翻转不敏感,但随着器件特征尺寸的减小和工作电压的降低,SOI工艺SRAM器件对质子单粒子翻转越来越敏感;特征尺寸为深亚微米的体硅工艺SRAM器件单粒子翻转截面随入射质子能量变化明显,存在发生翻转的质子能量阈值,CR(E)ME-MC模拟结果表明质子在深亚微米的体硅工艺SRAM器件中通过质子核反应导致单粒子翻转.

关键词: 质子 , 单粒子翻转 , 核反应 , CR(E)ME-MC模拟

一种新型低噪声大动态范围小型前端电路的研制

孙文 , 千奕 , 苏弘 , 董成富 , 赵兴文 , 王晓辉 , 李小刚 , 马晓莉 , 杨海波

原子核物理评论 doi:10.11804/NuclPhysRev.32.02.202

设计了一款小型化、低噪声、大动态范围的前端处理电路，包括电荷灵敏前放、成形放大电路、单道脉冲幅度分析电路。前放的等效输入噪声61.5 keV，动态范围可达0～±11 V，积分非线性60.11%。该电路为模块化电路，当前放与主放模块构成系统时，其分辨可以达到0.12%。当前放、主放模块与中国科学院近代物理研究所制作的离子注入型硅探测器构成系统时，采用239 Pu α源进行测试，测得在5.157 MeV时的能量分辨约为0.82%；当主放、单道脉冲幅度分析模块与中国科学院近代物理研究所制作的碘化铯晶体探测器构成系统时，采用60Co源进行测试，对于能量为1.332 MeV的γ射线，测得其能量分辨约为7.9%。该电路可用于半导体探测器、光电倍增管及电子倍增器等探测器信号的处理。目前，小型前端电路已经应用于中国科学院近代物理研究所自行研制的便携式盐湖卤水铀、钍、钾快速测量仪的原型样机，达到了预期效果。

关键词: 低噪声 , 大动态范围 , 小型 , 前端电路

64通道一维位置灵敏电流分布探测器及其数据获取系统

王伟 , 于得洋 , 佘乾顺 , 徐治国 , 陈婧 , 苏弘 , 蔡晓红

原子核物理评论

针对高流强粒子束与绝缘毛细管相互作用的特点,设计制作了一套64通道一维位置灵敏电流分布探测器及其配套的数据获取系统,该探测器可分辨最小直径为1 mm的束斑,通过数据获取系统可实现可视化自动数据采集.用2 nA和200-2000 eV电子对探测器进行了定标,并用10μA和2000 eV的电子束穿越锥形毛细管后的出射电子,对探测器及数据获取系统进行测试,获得了出射粒子的位置分布谱及能量信息.

关键词: 位置灵敏探测器 , 电流分布 , 数据获取系统 , 位置谱