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中国核学会2019年学术年会

作者：蔡丹孙剑锋孙铁平张金海汪金华强脉冲辐射环境模拟与效应国家重点实验室西北核技术研究院陕西西安710024

20世纪90年代以来，各国将辐射探测器技术以及电子系统辐射效应研究的重点转移到了实验室。用于产生强脉冲辐射环境的脉冲功率装置，其条件保障地位更加凸显。作为装置关键部件之一的轫致辐射二极管，因其蕴含丰富的物理和技术问题，成... 详细信息

20世纪90年代以来，各国将辐射探测器技术以及电子系统辐射效应研究的重点转移到了实验室。用于产生强脉冲辐射环境的脉冲功率装置，其条件保障地位更加凸显。作为装置关键部件之一的轫致辐射二极管，因其蕴含丰富的物理和技术问题，成为该领域研究的热点和难点所在。辐射场均匀性是轫致辐射二极管追求的指标之一，为实现大面积均匀辐照，二极管强流阴极的基本构型通常为球板或者环板结构。本文针对"强光一号"加速器短脉冲伽马状态多环强流阴极，研究了一种通过调节各环电流分配比例提高辐射场均匀性的方法。此外，由于该结构优化对电子束流自磁箍缩作用具有重要影响，本文对其在阳极靶面束斑漂移抑制方面的探索实验进行了报道。

关键词：轫致辐射多环阴极结构优化

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CCD质子辐照损伤效应的三维蒙特卡罗模拟

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强激光与粒子束 2018年第4期30卷 83-88页

作者：薛院院王祖军刘静何宝平姚志斌刘敏波盛江坤马武英董观涛金军山西北核技术研究所强脉冲辐射环境模拟与效应国家重点实验室西安710024 湘潭大学材料科学与工程学院湖南湘潭411105

针对空间质子诱发CCD性能退化问题,开展了CCD质子辐照效应的三维蒙特卡罗模拟研究。采用三维蒙特卡罗软件Geant4模拟计算了不同能量质子在Si和SiO_2中的射程及Bragg峰,分析了不同能量质子在材料中能量沉积的过程,并将模拟结果与相关数... 详细信息

针对空间质子诱发CCD性能退化问题,开展了CCD质子辐照效应的三维蒙特卡罗模拟研究。采用三维蒙特卡罗软件Geant4模拟计算了不同能量质子在Si和SiO_2中的射程及Bragg峰,分析了不同能量质子在材料中能量沉积的过程,并将模拟结果与相关数据进行对比,模拟误差在5%以内。根据质子与材料相互作用的物理过程,选取了合适的Lindhard分离函数,添加合适的物理过程,模拟计算了不同能量质子在SiO_2中的电离能量损失和Si中的非电离能量损失,并将结果与国外相关数据进行对比。根据CCD的生产工艺参数,建立了单个像元的三维模拟模型,确定了质子辐照损伤的灵敏体积,模拟计算了不同能量质子在像元灵敏体积内的电离能量沉积与非电离能量沉积,分析了CCD不同能量质子的辐照损伤差异产生的机理。结合粒子输运计算结果与CCD质子辐照实验结果,分析了质子辐照诱发CCD辐射敏感参数退化的物理机制。

关键词：电荷耦合器件(CCD) 质子 Geant4 电离能量沉积非电离能量沉积

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基于Elman反馈神经网络的导线串扰问题预测

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计算机应用与软件 2018年第5期35卷 33-36,66页

作者：王锦锦聂鑫王伟石跃武相辉杨静朱志臻西北核技术研究所强脉冲辐射环境模拟与效应国家重点实验室陕西西安710024

为了更好地预测导线串扰问题,提出使用Elman反馈神经网络方法。该反馈神经网络方法具有很强的联想记忆和优化计算功能,使用与导线串扰响应有关的参数作为网络的输入,将预测到的导线的耦合电压值作为输出。Elman反馈神经网络采用的训练... 详细信息

为了更好地预测导线串扰问题,提出使用Elman反馈神经网络方法。该反馈神经网络方法具有很强的联想记忆和优化计算功能,使用与导线串扰响应有关的参数作为网络的输入,将预测到的导线的耦合电压值作为输出。Elman反馈神经网络采用的训练数据为多导体传输线方法计算得到的。采用训练得到的该反馈神经网络预测模型对未知样本进行预测,比较预测结果和真实测试结果。实验表明建立的Elman神经网络对于导线串扰问题的预测误差较小,结果比较准确。

关键词： Elman反馈神经网络预测导线串扰电磁兼容

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快放电直线型变压器驱动源磁芯脉冲磁化特性

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强激光与粒子束 2018年第7期30卷 136-140页

作者：王志国孙凤举姜晓峰梁天学尹佳辉魏浩张鹏飞张众西北核技术研究所强脉冲辐射环境模拟与效应国家重点实验室西安710024 西安交通大学电力设备电气绝缘国家重点实验室西安710049

针对25μm 2605TCA非晶涂层、25μm 2605SA1非晶夹膜和50μm DG6硅钢夹膜三种材料和工艺磁芯,对比研究了不同激磁条件下的磁化特性。结果表明:改变磁芯激磁条件,磁通密度变化量(ΔB)几乎不变,DG6硅钢夹膜磁芯和2605TCA非晶涂层磁芯ΔB均... 详细信息

针对25μm 2605TCA非晶涂层、25μm 2605SA1非晶夹膜和50μm DG6硅钢夹膜三种材料和工艺磁芯,对比研究了不同激磁条件下的磁化特性。结果表明:改变磁芯激磁条件,磁通密度变化量(ΔB)几乎不变,DG6硅钢夹膜磁芯和2605TCA非晶涂层磁芯ΔB均为3.1T,2605SA1非晶夹膜磁芯ΔB仅为2.4T;不同激磁条件下,相对磁导率变化较为明显,三种磁芯相对磁导率均随激磁特征参数的增加而迅速减小,当激磁特征参数由67V/(cm^2·ns)增加至129V/(cm^2·ns)时,2605SA1非晶夹膜磁芯最大相对磁导率由1800减小至1200,2605TCA非晶涂层磁芯最大相对磁导率由1100减小至400,相同激磁特征参数下2605TCA非晶涂层磁芯相对磁导率小于2605SA1非晶夹膜磁芯相对磁导率;DG6硅钢夹膜磁芯在快脉冲条件下磁化性能较差,最大相对磁导率仅为130。

关键词：快放电直线型变压器非晶磁芯快脉冲磁化特性激磁电压陡度相对磁导率

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纳米SRAM寄生双极晶体管效应的仿真研究

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电子学报 2018年第10期46卷 2495-2503页

作者：赵雯郭晓强陈伟罗尹虹王汉宁西安交通大学核科学与技术学院陕西西安710049 西北核技术研究所强脉冲辐射环境模拟与效应国家重点实验室陕西西安710024 北京微电子技术研究所北京100076

以65nm双阱CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)工艺的SRAM(Static Random Access Memory)为研究对象,采用三维数值模拟方法,结合SRAM中晶体管布局和邻近SRAM的相对位置,对寄生双极晶体管效应致纳米SRAM内部节点电势多次翻转的产生机制进行了深入阐述,对寄生双极晶体管效应致纳米SRAM发生MCU(Multiple Cell Upset)的影响因素进行了详细研究.发现寄生双极晶体管效应致SRAM内部节点电势多次翻转源于N阱中两个PMOS漏极电势的竞争过程,竞争过程与寄生双极晶体管效应的强弱相关,需综合考虑PMOS源极与N阱接触的距离、PMOS漏极与N阱的电势差两个因素.在纳米双阱CMOS工艺的SRAM中,PNP寄生双极晶体管效应对MCU起着重要作用.减小阱接触与SRAM单元的距离,可减弱邻近SRAM的寄生双极晶体管效应并降低MCU的发生概率,即使阱接触距离很近,特殊角度的斜入射和高LET(Linear Energy Transfer)值离子入射仍存在触发邻近SRAM的寄生双极晶体管效应并导致MCU的可能.

关键词：寄生双极晶体管效应单粒子多位翻转纳米SRAM

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同轴薄膜电容器结构参数的优化设计

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现代应用物理 2019年第1期10卷 43-49页

作者：陈志强贾伟汤俊萍李俊娜郭帆陈维青汲胜昌西安交通大学电力设备电气绝缘国家重点实验室西安710049 强脉冲辐射环境模拟与效应国家重点实验室西安710024 西北核技术研究所西安710024

分析了同轴薄膜电容器电参数和结构参数之间的关系,提出了以单层同轴薄膜电容器个数、两侧锥角和内芯外径等参数为变量,以实现各个单层同轴薄膜电容器薄膜介质厚度差异最小化为目标的设计方法。设计了一种耐受电压为1 MV,电容为200pF,... 详细信息

分析了同轴薄膜电容器电参数和结构参数之间的关系,提出了以单层同轴薄膜电容器个数、两侧锥角和内芯外径等参数为变量,以实现各个单层同轴薄膜电容器薄膜介质厚度差异最小化为目标的设计方法。设计了一种耐受电压为1 MV,电容为200pF,电容器长度不大于400mm,外径不大于300mm的同轴薄膜电容器。其中,单层同轴薄膜电容器为13个,两侧锥角为34°,内芯外径为140mm。最后通过模拟计算验证了上述优化设计方法的合理性。

关键词：同轴薄膜电容器结构参数绝缘设计优化设计设计变量

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电容式射频微机电系统开关的纳秒脉冲击穿及损伤特性

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现代应用物理 2019年第1期10卷 32-37页

作者：王科镜李南陈先龙应琪成永红孟国栋西安交通大学电力设备电气绝缘国家重点实验室西安710049 西北核技术研究所西安710024 强脉冲辐射环境模拟与效应国家重点实验室西安710024

设计并制备了典型电容式射频微机电系统(RF MEMS)开关结构,利用纳秒脉冲微间隙击穿的电气测试和光学诊断系统,对上、下电极间隙宽度在45~100μm的电容式RF MEMS开关的击穿及损伤特性进行了研究。结果表明:上、下电极间隙宽度为45~100μm... 详细信息

设计并制备了典型电容式射频微机电系统(RF MEMS)开关结构,利用纳秒脉冲微间隙击穿的电气测试和光学诊断系统,对上、下电极间隙宽度在45~100μm的电容式RF MEMS开关的击穿及损伤特性进行了研究。结果表明:上、下电极间隙宽度为45~100μm时,典型电容式RF MEMS开关击穿属于空气-氮化硅双层介质击穿,且随着间隙增大击穿电压变化不明显;击穿点主要集中在上电极悬浮铝桥上,Al桥形貌损伤十分严重,而其他部位损伤较小。

关键词：电容式RF MEMS开关结构纳秒脉冲微米间隙击穿损伤

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西安质子应用装置BPM设计及测试结果

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原子能科学技术 2018年第1期52卷 161-167页

作者：王敏文郑曙昕关遐令张化一王学武黄文会王忠明邱孟通清华大学粒子技术与辐射成像教育部重点实验室北京100084 清华大学先进辐射源及应用实验室北京100084 清华大学工程物理系北京100084 西北核技术研究所强脉冲辐射环境模拟与效应国家重点实验室陕西西安710024

西安质子应用装置(XiPAF)中能传输段设有6个束流位置探测器(BPM)用于测量束流位置及相位,要求位置和相位测量分辨率分别好于0.1mm和1°,绝对位置测量准确度好于±0.5mm。本文从理论上分析了纽扣型BPM位置测量分辨率与电极长度... 详细信息

西安质子应用装置(XiPAF)中能传输段设有6个束流位置探测器(BPM)用于测量束流位置及相位,要求位置和相位测量分辨率分别好于0.1mm和1°,绝对位置测量准确度好于±0.5mm。本文从理论上分析了纽扣型BPM位置测量分辨率与电极长度及电极张角的关系,并结合CST模拟得到最优值,设计分辨率达24.5μm。离线测试结果表明,BPM样机的电极电容、灵敏度及电极间耦合度均与设计值相符。利用旋转法测量得到BPM样机水平和竖直方向电中心与机械中心的偏差分别为(0.04±0.05)mm和(-1.53±0.05)mm。样机安装在清华大学微型脉冲强子源(CPHS)高能传输段进行测试,测试结果表明,XiPAF BPM位置测量分辨率好于60μm,相位测量分辨率好于0.74°,绝对位置测量准确度为±0.35mm。该设计满足西安质子应用装置的要求。

关键词：束流位置探测器灵敏度电容耦合分辨率

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基于Marx发生器的中小型电磁脉冲模拟器驱动源

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强激光与粒子束 2018年第7期30卷 91-96页

作者：贾伟陈志强郭帆谢霖燊杨天汤俊萍金廷军邱爱慈西北核技术研究所强脉冲辐射模拟与效应国家重点实验室西安710024 西安交通大学电气绝缘与电力设备国家重点实验室西安710049

为满足不同尺寸效应物抗强电磁脉冲(EMP)性能试验的需求,产生覆盖范围更全面、波形更理想的模拟电磁环境,对基于Marx发生器的一级脉冲陡化EMP模拟器驱动源的基本构成与工作原理进行了介绍。结合实际设计与调试经验,分析了设计该类装置... 详细信息

为满足不同尺寸效应物抗强电磁脉冲(EMP)性能试验的需求,产生覆盖范围更全面、波形更理想的模拟电磁环境,对基于Marx发生器的一级脉冲陡化EMP模拟器驱动源的基本构成与工作原理进行了介绍。结合实际设计与调试经验,分析了设计该类装置时可能遇到的一些问题以及解决的方案。给出了研制的电压等级在100~600kV的中小型EMP模拟器驱动源的结构、参数与输出指标。通过紧凑型Marx发生器、低电感平板型薄膜电容器、低电感输出开关等关键部件与连接结构优化、器件参数选取,获得在驱动源接120~180Ω负载时可输出前沿1.2~2.7ns、半宽32~41ns的双指数波。

关键词：电磁脉冲驱动源 Marx发生器一级陡化环境模拟

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微通道板的电路设计研究

微通道板的电路设计研究

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中国核学会2019年学术年会

作者：张小东欧阳晓平姜文刚谭新建张显鹏翁秀峰西北核技术研究院陕西西安710024 强脉冲辐射环境模拟与效应国家重点实验室陕西西安710024

微通道板是一种二维连续电子图像能量倍增的电真空器件,它由几百万个具有连续电子倍增能力的通道规则排列而成,通道的两个端面通常镀上金属膜层,构成输入和输出电极。由于微通道板具有结构紧凑、体积小、时间响应快等特点,且本身对大多... 详细信息

微通道板是一种二维连续电子图像能量倍增的电真空器件,它由几百万个具有连续电子倍增能力的通道规则排列而成,通道的两个端面通常镀上金属膜层,构成输入和输出电极。由于微通道板具有结构紧凑、体积小、时间响应快等特点,且本身对大多数荷电粒子、部分含能粒子和短波光子探测灵敏,所以采用微通道板直接测量粒子就可以获得超快的时间响应。微通道板通常需要加上合适的电压才能正常工作,本文将对其后端电路进行研究,分析了各电阻、电容元器件的参数对微通道板输出信号的影响,推导了输出信号与出射电子的关系表达式,并设计了同轴收集极结构。研究结果表明,当采用合适的电路参数和同轴收集极,微通道板输出信号的上升时间约为280 ps,时间宽度约500 ps,能够满足超快带电粒子测量的需求。

关键词：微通道板时间响应电路参数同轴收集极

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