质子对碲锌镉辐照损伤的SRIM模拟

模拟计算质子对CdZnTe的辐照损伤. 先计算质子在CdZnTe中的电离损伤和位移损伤, 再计算不同能量和入射角的质子辐照CdZnTe产生的空位数, 最后计算不同能量和入射角的质子辐照不同厚度CdZnTe靶的溅射产额. 结果表明: 电离损伤远大于位移损伤; CdZnTe内因质子辐照产生的空位数随质子能量的增大而增加, 当质子入射角大于60°时, 产生的空位数明显减少; CdZnTe低于半导体硅和金刚石的抗辐照性能; 溅射产额与空位数相差较大, 溅射产额随质子能量的增大先增大后减小, 随质子入射角的增大而增大, 随CdZnTe靶厚度的增大整体趋于增大.     

质子辐照与电子辐照对空间GaAs/Ge太阳电池性能影响比较

利用地面实验室加速器提供的离子束模拟空间质子、电子辐射,分别对空间实用GaAs/Ge太阳电池进行不同注量的辐照,并跟踪测试其电性能变化和深能级瞬态谱,研究这种太阳电池的电性能参数随质子、电子辐照注量的变化关系,得到质子、电子辐射效应及两者辐射效应的联系规律.结果表明:引起电池性能参数衰降相同时,1 MeV电子辐照注量比10 MeV质子的通常要大3个量级,质子辐照与电子辐照使电池性能参数Pmax下降了25%时,辐照注量有近似关系Φ1 MeV(e)≈2 500×Φ10 MeV(p).10 MeV,3×1012cm-2质子辐照在电池材料中引入Ec-0.18 eV和Ec-0.65 eV深能级,1 MeV,1×1015cm-2电子辐照在电池材料中引入Ec-0.12 eV和Ec-0.18 eV深能级,电子、质子辐照产生的损伤缺陷不尽相同.     

空间辐射对CCD器件暗电流的影响研究

电荷耦合器件CCD(Charge Coupled Device，CCD)作为卫星光通信系统中光信标子系统的关键部件,它的工作性能直接影响着光通信系统的整体性能。根据Shockley-Read-Hall理论,对粒子辐照条件下CCD器件的暗电流变化进行了深入的理论分析,依据理论分析展开数值模拟计算。结果表明：P沟道CCD辐照后的平均暗电流密度随温度的升高而增加、随辐照注量的提高而增大,暗电流尖峰产生的位置具有强烈的随机特性;温度较粒子辐照注量更能有效影响平均暗电流密度以及暗电流尖峰的产生,温控器件以及温控技术将是决定CCD定位精度的重要环节。     

量子阱GaAs太阳电池性能随质子辐照注量的变化

2MeV,1×109～2×1013 cm-2质子辐照量子阱GaAs太阳电池,用I-V特性和光谱响应测试分析辐射效应.研究表明,随辐照注量增大,电池Isc,Voc,Pmax衰降程度增大,相同的注量,Pmax衰降程度最大.当辐照注量大于3×1012 cm-2时,电池Isc衰降程度比Voc的大,当注量小于3×1012 cm-2时,电池Voc衰降程度比Isc的大,与量子阱结构受到损失有关.在整个波长范围,随辐照注量增加,相对光谱响应的衰降变化增大,在900～1000nm波长范围,2×1013 cm-2质子辐照电池使量子阱光谱响应特性消失.     

5～20MeV高能质子辐照对空间实用GaAs/Ge太阳电池性能的影响

用能量为5～20MeV,注量为1×109～7×1013cm-2的高能质子对空间实用GaAs/Ge太阳电池进行辐照,得到了其性能随质子能量和注量的变化关系,并对变化关系进行了能损模拟分析.结果表明:注量低于1×109cm-2的质子辐照不会引起太阳电池性能的变化;当注量增加为3×1012cm-2时,5,10,20MeV质子辐照引起的太阳电池性能参数Isc的衰降变化分别是原值的80%,86%,90%;Voc的衰降变化分别为原值的82%,85%,88%; Pmax的衰降变化分别为原值的60%,64%,67%.当辐照注量为5×1013cm-2时,5,10,20MeV质子辐照引起的Pmax衰降变化分别为原值的26%,30%,36%.即随着注量的增加,太阳电池性能衰降增大;且相同注量的辐照,质子能量愈高,太阳电池性能衰降愈小.     

单层球面钢网壳结构在内爆炸作用下的动力响应

采用LS-DYNA程序建立了单层球面钢网壳的内爆炸数值模拟计算模型.应用所建模型,对单层球面钢网壳在内爆炸作用下的动力响应进行了数值模拟计算,分析讨论了炸药TNT量、矢跨比和爆炸点位置等参数变化对结构动力响应的影响.结果表明,在内爆炸作用下,单层球壳结构的最大位移和最大应力响应随TNT量的增加而增大,最大应力响应的增幅小于最大位移;最大位移和最大应力响应随矢跨比的增大呈非线性减小,矢跨比大、跨度小的结构防(抗)爆炸波的能力较强.数值结果还揭示,邻近结构支座1/4跨度范围内的偏心爆炸对结构最为不利,进行防爆和抗爆设计时,应按偏心爆炸效应选取设计控制参数.     

氧化锌质子辐照效应的SRIM模拟研究

利用SRIM-2003软件模拟10～110 keV质子辐照下质子与氧化锌之间的微观交互作用,并计算了质子的能量传递、能量损失、射程以及氧化锌的阻止本领.结果表明,质子与氧化锌之间的交互作用主要源于质子与氧化锌核外电子之间的非弹性碰撞过程,氧化锌的辐照损伤以电离效应为主;辐照损伤区主要集中在90～700 nm的射程范围内,10～110 keV质子辐照能够模拟氧化锌在外空间的光学退化.     

纳米材料体等离子能的尺寸与维度效应

通过考虑能隙的尺寸效应,建立了纳米材料体等离子能的尺寸和维度效应模型.该模型无任何可调参数,并且可以预测纳米材料的体等离子能随尺寸和维度的变化规律.模型预测结果表明,体等离子能随着材料尺寸的减小而增大,而且相同尺寸的纳米材料由于表面体积比的不同,纳米线的增大趋势强于纳米薄膜而弱于纳米粒子.模型预测结果与实验结果的一致性表明模型的有效性,并证实了体等离子能的增大起源于能隙的增大.     

He离子辐照金属钨引入缺陷的微结构研究

采用能量为100keV的He离子在室温下辐照金属钨,辐照注量范围为1.4×1017-3.5×1017/cm2,辐照后对样品进行了1100℃退火处理.利用X射线衍射、慢正电子多普勒展宽和扫描电镜技术研究了钨中He离子辐照引入的缺陷和注量之间的关系.研究结果表明辐照并退火后材料内部晶面间距增大,空位型缺陷浓度或尺寸随辐照注量的升高而增大,而高注量辐照的样品表面晶粒间连接疏松并存在孔隙,钨表层可能生成了大尺寸的He空位复合体或He泡.     

18MeV质子辐照对Zr-Sn-Nb合金性能影响的研究

作者通过HZ B串列加速器用能量 18MeV的质子 ,研究了两种Zr Sn Nb合金的质子辐照效应 .结果表明 ,经 1.5× 10 14 /cm2 注量质子辐照处理后 ,其样品的电阻率升高 ,而显微组织没有明显的变化 .通过计算在此能量和注量下锆合金的初级撞出能量为 770keV ,足以产生级联碰撞 ,致使样品中的原子移位而生成点缺陷 ,从而电阻率上升 ,但因注量较小不能使显微组织发生明显的变化     

VGF结晶法中砷化镓表面平衡温度的计算

根据VGF结晶技术的特点,建立了结晶炉内的辐射换热模型。并利用有限差分法对变温条件下砷化镓晶体表面的辐射换热进行了数值求解,模拟结果得出了晶体表面平衡温度的变化规律。与设定值比较具有良好的一致性,所得结果确定了晶体生长过程数值模拟的热边界条件,并对实际的温度控制提供了重要的理论依据。     

硅—三氧化二铝界面的辐射效应

本文研究了电子束辐照下的Si—Al_2O_3结构的辐射效应,测试了不同能量、不同剂量及剂量率的电子辐照前后的C—V特性。实验结果说明:电子辐射使MAS结构的氧化层产生负电荷,在Si—Al_2O_3界面形成快界面态。我们认为引起这种变化的主要原因是由于电子的轰击引起了位移效应、电离效应所致,同时也引起了界面附近硅中杂质浓度的再分布.     

承压含水层地下水开采流固耦合渗流数学模型

以饱和多孔介质流固耦合渗流数学模型为基础,推导建立了适合描述承压含水层地下水开采过程渗流与地面沉降耦合的二维数学模型。并给出了一承压含水层定产量开采的数值算例,计算得出了渗流场的分布特征和中心位置地面沉降量的变化规律,探讨了流固耦合效应。结果表明,考虑耦合效应与否对于计算结果影响较大,本文模型更能反映流固耦合渗流的物理实质。随着时间增长孔隙压力减小,孔隙压力消散的程度越来越快;含水层内部的流固耦合作用较强,而其边界处因受边界条件约束,耦合效应表现则不够明显。中心沉降量随时间增长而迅速增大,且很快趋于稳定,固结沉降速度之快,说明流固耦合效应影响之大。这对于进一步深入认识因地下水开采而诱发的地面沉降机理及制定相应的防治措施都有重要的理论意义和指导作用。     

三跨斜交简支梁桥地震碰撞反应参数影响研究

利用OpenSees地震仿真模拟平台,建立了3×30m斜交简支梁桥计算模型,通过改变斜度、纵向伸缩缝间隙、梁体与横向挡块间初始间隙,研究结构地震碰撞反应的变化规律,研究发现:桥面峰值转角随斜度和伸缩缝间隙增大呈现先增大后减小的变化规律,随横向初始间隙增大而逐渐增大;梁体纵向最大位移随斜度和伸缩缝间隙增大而逐渐增大,随横向初始间隙增大呈现先减小后增大的变化规律;墩底最大反力和墩顶顺桥向最大位移的变化规律与梁体纵向最大位移的变化规律一致.     

CMOS图像传感器辐射损伤研究

考虑γ射线辐射场对视频监控系统中CMOS图像传感器的辐照失效损伤,通过机理分析与辐照实验,研究图像传感器的辐射损伤效应以及对其性能参数的影响.设计辐照实验,选用同种工艺不同厂商生产的几类CMOS图像传感器,研究γ射线对CMOS图像传感器的损伤效应.实验结果表明,γ射线总剂量效应导致暗电流增大,从而使像素灰度值增大;γ射线瞬态电离效应在CMOS图像传感器像素阵列中形成雪花状的随机正向脉冲颗粒噪声,噪点的数量与剂量率相关;彩色图像受到入射γ光子的干扰相较于暗图像较弱;并且当累积剂量低于88.4Gy,剂量率低于58.3Gy/h时,不会产生坏点;光照充足时γ射线电离辐射对传感器分辨率、色度及暗电流的影响并不明显.     

国产空间实用太阳电池抗质子辐射性能研究

研究了国产卫星用背场Ｓｉ太阳电池和ＧａＡｓ／Ｇｅ太阳电池性能随质子辐照注量１×１０９ －５ × １０１３ ｃｍ－２的变化．实验表明,２种太阳电池的电性能随辐照注量增加有不同的衰降趋势．背场 Ｓｉ太阳电池性能参数短路电流Ｉｓｃ和最大输出功率Ｐｍａｘ衰降变化快,辐照注量为２ × １０１０ｃｍ－２时, Ｐｍａｘ就已衰降为原值的７５％,而ＧａＡｓ／Ｇｅ太阳电池对应相同的衰降辐照注量达８×１０１１ｃｍ－２,且 Ｉｓｃ和Ｐｍａｘ衰降变化起初缓慢,当辐照注量接近３ × １０１２ ｃｍ－２时才迅速下降．背场Ｓｉ太阳电池性能 衰降与质子辐照引入的Ｅｖ＋０．１４ ｅＶ和Ｅｖ＋０．４３ ｅＶ深能级有关,而ＧａＡｓ／Ｇｅ太阳电池性能衰降 与辐照产生的Ｅｃ－０．４１ ｅＶ深能级有关．     

CFBR-II堆炸药辐照实验设计与安全分析

分别采用点堆模型及蒙特卡罗方法,模拟计算了炸药样品在CFBR-II堆外辐照时,样品组合板内中子注量率不均匀度随防爆罐安放距离的变化关系。统筹考虑实验效率与质量控制之间的矛盾,最终确定防爆罐距堆芯的最佳安放距离为40.5 cm,对应的样品组合板内中子注量率不均匀度好于11%。模拟结果显示,防爆罐的引入使得样品处中子注量率增加而能谱软化,等效中子注量率比裸场数据低约1.6%。分析了事故情形下堆体产生的总裂变数,论证了其核安全性,为指导实验顺利开展提供了理论指导。     

ZnS电致发光材料中电离杂质的散射

基于量子理论中分波法的思想,利用相移分析的方法,建立了电致发光材料中电离杂质对电子散射的物理模型,通过数值分析,得出了散射概率随电子能量、温度、杂质电荷及杂质浓度的变化规律.     

内燃机滑动轴承气蚀损伤破坏过程

用MSC．Marc大型非线性有限元分析软件建立了轴瓦气蚀损伤模型,基于损伤力学理论对气蚀发生过程中气泡渍灭产生的微射流对轴瓦表面材料的力学作用过程进行了数值分析．结果表明：随时间增加,等效塑性应变和损伤量基本上为逐渐增大的趋势;轴瓦表面和接近表面的损伤量较大,越接近摩擦层和镍栅层的结合面附近损伤量越小．采用本方法可以有效计算轴瓦材料受微射流冲击载荷作用时的应变过程和损伤演变,由此提出了一种分析轴瓦表面气蚀磨损的损伤力学方法．     

HgCdTe探测器在激光辐照下的温度场模拟

 当强激光辐照光电探测器时,热效应是最主要的破坏机制。探测器表面吸收激光能量导致表面温度升高。温度升高到一定程度,探测器处于非正常工作状态,输出信号失真,不能准确探测信号。而探测器的温度场分布与探测结构和材料的物理性质有很大关系。为研究探测器内部的温度场分布,本文建立了热传导模型,利用Matlab软件数值模拟了激光辐照下探测器内HgCdTe光敏元的温度场分布,并对特定外界环境条件下,激光损伤阈值与胶层的厚度和热导率的关系进行分析,研究结果对探测器激光损伤效应提供有效的理论依据,同时也有助于研究HgCdTe探测器的激光防护性能。