空間質子和電子引起的星內器件輻射損傷模擬研究.pdf

1、本文圍繞低能質子在星內器件中的非電離能損(NIEL)和空間電子對太陽軟X射線探測器干擾兩項研究內容，利用蒙特卡羅方法進行了一系列的模擬計算研究。在NIEL的計算物理模型中，考慮了庫侖屏蔽，同時在用SRIM程序進行計算時采用了“薄靶近似規(guī)則”和單能逐點入射，使得模型更加合理，計算結果更加精確；以GaAs/Ge太陽電池為例，詳細討論了性能參數(shù)Pmax的衰降與NIEL的關系并應用于國內太陽電池的預測。在探測器模擬方面，對計算模型進行了合理的簡

2、化處理，對能譜抽樣方法進行了改進，考慮了電子在磁場中的偏轉情況，對信息記錄也做了改進。論文的主要內容有： 系統(tǒng)地總結分析了空間輻射環(huán)境及其可能產生的輻射效應。不同空間軌道的輻射及其在不同的星內材料中會導致不同的效應，開展輻射效應機制研究，掌握其規(guī)律，對于空間電子學元器件的抗輻射加固指標提出，以及在其它研究中的方案設計等都有重要意義。 簡要介紹了GEANT4和SRIM程序，針對GEANT4目前計算NIEL的局限性進行了二次

3、開發(fā)，并用來模擬空間復雜環(huán)境下電子能譜對探測器的影響。 對低能質子NIEL的計算進行了詳細的討論。由于低能時庫侖相互作用占主導地位，一般采用Mott-Rutherford微分散射截面，但它沒考慮核外電子庫侖屏蔽的影響。為此，本文用解析法和基于蒙特卡羅方法的SRIM程序計算了考慮庫侖屏蔽后低能質子在Si和GaAs材料中的NIEL，SRIM程序在計算過程中采用薄靶近似法，并與其它作者的數(shù)據(jù)進行了比較。計算結果表明：用SRIM程序計算

4、NIEL時采用“薄靶近似規(guī)則”及單能逐點入射處理是比較合理的，同時考慮庫侖屏蔽效應后的NIEL較沒考慮前要小，當能量為1keV時，Si材料中NIEL的值為考慮前結果的30％，GaAs材料中為20％，這在航天設計中有著重要的意義。 對太陽電池的主要性能參數(shù)Pmax與NIEL的關系進行了詳細討論。以實驗數(shù)據(jù)為例，針對GaAs/Ge太陽電池受質子輻照后性能參數(shù)的變化，分析了Pmax的衰降與NIEL的關系。發(fā)現(xiàn)在質子輻照能量0.1MeV

5、