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第1章 绪论 1

1.1 背景 1

1.2 单粒子效应机制概述 3

1.3 定量评估方法概述 6

第2章 大气中子能谱与剂量 8

2.1 引言 8

2.2 中子探测方法 9

2.2.1 多慢化体谱仪（Bonner球） 9

2.2.2 有机液闪谱仪 12

2.2.3 剂量当量计数器（雷姆仪） 14

2.2.4 叠层闪烁探测器 17

2.3 实验方法 22

2.3.1 地面海平面高度的中子连续测量 22

2.3.2 机载和高山条件下的中子测量 26

2.3.3 数据分析 31

2.4 结果与讨论 33

2.4.1 大气压的影响 33

2.4.2 中子能谱 34

2.4.3 中子周围剂量当量率的时序结果 43

2.4.4 中子通量均值和周围剂量当量均值 46

2.4.5 纬度、海拔高度和太阳活动导致的变化 48

2.4.6 宇宙射线中子能谱的计算 55

2.5 结束语 60

第3章 大气层辐射实验 62

3.1 实时SER 62

3.2 统计和失效时间估计方法 63

3.2.1 置信度 63

3.2.2 软错误率失效时间 64

3.3 存储器实时SER评估系统概述 65

3.3.1 存储器概述 66

3.3.2 实时SER评估系统概述 68

3.4 实时SER实验环境 70

3.4.1 大气中子能谱与注量的时空变化 70

3.4.2 实时SER实验的地磁经度、纬度和高度 71

3.4.3 白天、夜间和月度大气剂量变化 73

3.4.4 在实时SER实验过程中监测中子剂量 76

3.5 实时SER实验前准备 78

3.5.1 样品选择 78

3.5.2 待测器件的准备与放置方向 78

3.5.3 实验项目验证 79

3.5.4 实验点的有效中子通量 79

3.5.5 实时SER实验点 79

3.6 噪声对实时SER和中子剂量率的影响——野外实验示例 80

3.6.1 水泥衰减长度 81

3.6.2 野外海拔依存度验证 82

3.6.3 野外中子剂量率与中子诱导软错误之间的关系［3.26］ 83

3.6.4 环境中的等效中子剂量率 84

3.6.5 RTSER与中子诱导软错误率的多位翻转比率间的比较 87

3.6.6 美国实验点SER实验得出的多位翻转与异常噪声分析［3.26］ 89

3.6.7 太阳风的影响与中子剂量率变化之间的关系 90

3.6.8 SER实验后雷姆仪工作情况的检查 91

3.7 小结 92

第4章 中子辐照实验装置 94

4.1 中子辐照实验装置中使用的中子源概述 94

4.2 20MeV以下的单能中子源 95

4.2.1 14MeV中子源 96

4.2.2 日本东北大学快中子实验室不同能量的中子源［4.7］ 97

4.2.3 英国国家物理实验室的可变能量中子源［4.10］ 101

4.3 20MeV以上的准单能中子源 102

4.3.1 7Li（p,n）和9Be（p,n）中子源 102

4.3.2 7Li（p,n）中子源的能谱及强度 104

4.3.3 利用7Li（p,n）中子源进行SEU实验 107

4.3.4 实验的尾部修正方法［4.31，4.32］ 112

4.4 散裂中子装置 114

4.4.1 散裂中子源概述［4.3，4.34］ 114

4.4.2 美国新墨西哥州的洛斯·阿拉莫斯国家实验室 115

4.4.3 加拿大不列颠哥伦比亚省温哥华三角大学的介子装置［4.40］ 116

4.4.4 日本大阪大学的核物理研究中心［4.41，4.42］ 118

4.4.5 不同散裂中子源中子通量的比较 118

4.5 小结 119

第5章 实验数据的评述与讨论 120

5.1 单能中子实验与SEU激励方程 120

5.1.1 文献报道的SEU截面 120

5.1.2 利用单能和准单能中子源进行的SEU敏感性辐照实验 122

5.1.3 SEU能量阈值测量及其重要性 129

5.2 SEU激励方程的应用 132

5.2.1 散裂中子辐射实验与逆卷积方法 132

5.2.2 利用LANSCE散裂中子源进行的实验 134

5.2.3 利用单能和准单能中子束验证SER估计方法 136

5.2.4 通过散裂中子实验获取SEU方程 138

5.2.5 SER评估体系框架——SECIS 140

5.3 MCU分析 141

5.3.1 MCU率及其中子峰值能量依赖关系 141

5.3.2 MCU率和MCU的频率分布函数 142

5.4 小结 146

第6章 蒙特卡罗模拟方法 148

6.1 核反应模型 148

6.2 器件模型 150

6.2.1 单元模型和基本的电荷收集机制 150

6.2.2 MCU模型 152

6.2.3 模拟无限单元矩阵的动态单元变换方法 152

6.2.4 在单元矩阵中应用数据模式的方法 153

6.2.5 在字中应用位模式的方法 153

6.3 SER数值模拟数据 153

6.3.1 硅半导体材料 154

6.3.2 硅半导体元素 154

6.3.3 总反应截面 155

6.3.4 非弹性反应截面 156

6.3.5 逆向两体反应截面 156

6.3.6 复合材料LET计算 157

6.4 虚拟复合模型 159

第7章 模拟结果及其意义 160

7.1 模型验证 160

7.1.1 核反应模型 160

7.1.2 加速器实验结果 160

7.1.3 野外实验结果 161

7.2 等比例缩小的影响 162

7.3 多位错误的非对称性 165

7.3.1 离散的和最邻近的MCU 165

7.3.2 对结构敏感的MBU 167

7.3.3 抑制MBU的空白插入技术 168

7.4 材料效应 168

7.4.1 不同材料的次级离子 168

7.4.2 虚拟复合材料器件的结果 169

7.5 SEU激励方程的能量阈值 170

第8章 中子实验方法的国际标准 172

8.1 标准的发展现状 172

8.2 单能质子实验方法 172

8.3 （准）单能中子实验方法 173

8.4 散裂中子实验方法 174

第9章 总结和挑战 176

9.1 多位翻转的标准实验方法 176

9.2 中子在逻辑器件中引起的错误 176

9.3 对材料的深入研究 177

9.4 系统级的可能反馈 178

9.5 多种不同层次下的加固措施 179

9.5.1 工艺或器件级的加固措施 179

9.5.2 部件级的加固措施 180

9.5.3 系统级的加固措施 181

9.6 学科合作在未来研究中的必要性 182

附录 183

A.1 放射性防护量纲 183

A.2 总截面的近似函数 184

A.3 非弹性截面的近似方程 189

A.4 逆向反应截面GEM计算结果与文献数据的比较 193

A.5 硅器件衬底近似结果 195

A.6 硅器件中衬底LET计算系数 196

缩略语 199

参考文献 201

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