电离总剂量辐射效应及加固方法解析
目录
一、辐射环境 (2)
1.1 范艾伦辐射带 (2)
1.1.1 内辐射带（Inner Belt） (3)
1.1.2 外辐射带（Outer Belt） (3)
1.2 宇宙线辐射环境 (3)
1.2.1 银河宇宙线 (3)
1.2.2 太阳宇宙线 (3)
1.3 核爆辐射环境 (4)
1.4 存在电离总剂量辐射的环境 (4)
二、总剂量辐射损伤的产生机理 (4)
三、电离总剂量辐射对器件的影响 (6)
3.1 总剂量辐射对NMOS晶体管关态漏电流的影响 (6)
3.2 总剂量辐射对VDMOS晶体管1/f噪声的影响 (7)
3.3 总剂量辐射对SRAM静态功耗电流的影响 (8)
3.4 总剂量辐射对SRAM功能的影响 (9)
四、针对辐射损伤所采取的辐射加固方法 (9)
4.1 环形栅结构 (10)
4.2 H形栅结构 (13)
4.3 P+保护环 (15)
4.4 厚场氧旁附加薄场氧层 (16)
电离总剂量辐射效应及加固方法解析
起草人：丛忠超
一、辐射环境
辐射环境主要包括空间自然辐射环境和人造辐射环境两种。其中，空间辐射环境又可以分为范.艾伦辐射带和宇宙射线两种，而人造辐射环境主要是指核武器爆炸和地面辐射模拟源两种。下面针对上述辐射环境进行详细介绍。
1.1 范艾伦辐射带
所谓地球辐射带就是指那些存在于地球周围的高能粒子集中的区域，一般存在于近层宇宙空间中，即距离地球100公里到几百公里的空间。它是由美国科学家詹姆斯·范艾伦于1958年根据美国第一颗卫星的空间粒子探测得出结果推测发现的，因此被称为范·艾伦辐射带。范.艾伦辐射带是由地磁场俘获高达几兆电子伏的电子以及高达几百兆电子伏的质子组成，其中只有很少百分比像O+这样的重粒子，其分布结构图如2.1所示。由图可知，高能质子与高能电子主要分布在两个对称的集中区域，在赤道附近呈环状绕着地球，并向极地弯曲，这两个区域分别被称为内辐射带和外辐射带，简称内带与外带，其中距离地球较近的称为内带，距离地球较远的称为外带，它们共同组成了范艾伦辐射带，下面将分别介绍内带与外带。
图1 地球辐射带结构示意图
1.1.1 内辐射带（Inner Belt）
内辐射带简称内带，高度在1～2个地球半径之间,范围限于磁纬度±40°之间。内带中含有大量的高能质子和电子，当无太阳质子事件且地磁扰动不大时，内辐射带中高能质子和电子的空间分布和强度相当稳定，称之为稳定的内辐射带。它并不是永远不变的，还受地磁场长期变化的影响，而使辐射带的空间分布和强度的发生变化，空间分布的长期变化与南大西洋负磁异常区的变化趋势基本一致，强度的变化则要进行大量的探测。内带中对卫星和宇航员的威胁主要来自高能的质子。
1.1.2 外辐射带（Outer Belt）
外带不同于内带，其带电粒子数具有较大的变化区间，其差别最大可以达到100倍。外带距离地球相对于内带远一些，高度大约在3～4个地球半径之间，起始高度为13000～19000公里，跨度约为6000公里，范围可延伸到磁纬度50°～60°。外带相对比较稀薄，并且外带中的带电粒子的能量要比内带小，但是已经远远超过外大气层中粒子的热运动能。然而，不同于内带，外带中对卫星和宇航员的威胁主要来自高能的电子，而并非质子。
1.2 宇宙线辐射环境
宇宙线辐射环境是由银河宇宙线（GCR）和太阳宇宙线（SCR）所组成，他们分别是来自太阳系以外银河深处的高能带电粒子和伴随太阳耀斑事件发射的高能带电粒子流。
1.2.1 银河宇宙线
它的主要组成元素是氢和氦，动能在2.4×109电子伏以上的粒子中，氢和氦分别占94%和5.5%，其他元素只占0.5%。然而，银河宇宙线的化学组成与太阳的化学组成非常相似。但是，例外的是轻元素(Li、Be、B)和化学元素周期表中在Fe以前的元素丰度特别高，这是银河宇宙线中的元素(C、N、O)和Fe与星际气体相互作用,发生核反应的结果。
1.2.2 太阳宇宙线
由太阳耀斑爆发而向外发射的宇宙线的主要成分为高能质子，同时还包括少量的α粒子、重离子和电子。太阳宇宙线有明显的方向性，即各向异性。在事件
开始阶段，各向异性很大，能够达到20～25%，方向明显地沿日地联线偏西的行星际螺旋线方向，这说明粒子最初是沿螺旋磁力线到达观测点的。太阳宇宙线经过行星际磁场和等离子体的调制，在地球附近粒子密度分布趋于均匀，因此沿螺旋线的各向异性也变小。值得注意的是，各向异性逐渐转到日地联线即太阳风的方向。这说明除了沿磁力线的扩散外，还有随太阳风对流的输运过程。
1.3 核爆辐射环境
核爆炸所形成的人造辐射带对空间自然辐射带的增强效应主要是由核爆炸放射性碎片发生β衰变时产生的高能电子被地磁捕获所引起的。核爆炸产生的辐射环境与爆炸方式（高空，低空，地面，水面，地下）以及核武器的具体设计有很大差别。这里对高空核爆产生的辐射环境的特点作一简要介绍。高空（高度﹥1000km）核爆炸生成的辐射环境可以分为瞬时辐射环境和持续辐射环境。瞬时辐射环境的作用时间一般不会超过10～15秒，主要有X射线、γ射线的电离辐射剂量和辐射剂量率及其在电子系统引起的瞬态效应、中子及其位移效应[31]。高空核爆炸瞬时毁伤因素消失以后，含有裂变碎片的爆炸产物以碎片云的形态迅速膨胀和上升，其中的剩余核辐射就是持续辐射环境中的辐射源，持续辐射主要是由于裂变产物放射性以及被地磁场捕获并在其中运动的带电粒子流（主要是电子流）。放射性污染释放的β和γ射线都会长时间作用于目标，构成潜在的威胁。
1.4 存在电离总剂量辐射的环境
综上所述，无论是空间辐射环境还是人造辐射环境，其最基本原理都是辐射粒子或光子与靶原子相互作用。能够引发电离总剂量的辐射粒子主要有：带电粒子（质子、电子和重离子等）和光子（X射线和γ射线），含有上述粒子的辐射环境有范.艾伦辐射带、银河宇宙线、太阳宇宙线及核武器爆炸产生的辐射环境。
二、总剂量辐射损伤的产生机理
当航天器和武器型号中所使用的电子元器件工作在电离总剂量辐射环境中时，会遭遇高能粒子及光子的轰击，其工作参数及使用寿命不可避免地会受到影响和危害，严重时可引起航天系统失效，甚至导致不可想象的航天事故。电离总
剂量辐射对半导体元器件的影响主要体现在隔离二氧化硅层中，如：MOS结构的栅氧化物、隔离氧化物和SOI器件的BOX埋氧层等等，图2为电离总剂量辐射在MOS结构的LOCOS结构和STI结构中产生的辐射感生电荷示意图。
图2 辐射在LOCOS和STI中产生的辐射感生电荷
下面介绍半导体元器件的二氧化硅层中的总剂量辐射损伤产生机理。辐射产生的电子会在几皮秒的时间内被扫出氧化层并被栅电极收集，而空穴会在栅极电场的作用下向Si/SiO2界面处缓慢运动，如图3所示。然而，有些电子还没有来得及被扫出电场就已经又和空穴复合了。没有发生复合反应的那部分电子空穴对被称为净电荷量。没有被复合的空穴会在氧化层中以局域态的形式向界面处做阶跃运动。当空穴运动到界面附近时，一部分会被界面处的空穴陷阱俘获，形成带正电的氧化物陷阱电荷（N ot）。曾有人认为在空穴向界面处做“阶跃运动”或被界面处的空穴陷阱俘获时可能会释放H+离子（质子）。H+离子在正电场的作用下也会向界面处运动，并与那里未成形的悬挂键发生反应，从而形成界面陷阱电荷（N it）（界面态）。对于P沟道晶体管，界面陷阱电荷（N it）呈正电性，对于N 沟道晶体管，界面陷阱电荷（N it）是呈负点性的。上述两种辐射感生电荷是所有电离总剂量辐射损伤的根源。
图3 栅极加正电压的MOS结构能带图，展示了辐射诱生电荷的形成过程
三、电离总剂量辐射对器件的影响
总剂量辐射损伤会在电子元器件的二氧化硅层中产生固定氧化物电荷和界面陷阱电荷，这两种辐射诱生电荷会对器件的参数及功能产生影响，如：MOS 晶体管的阈值电压漂移、关态漏电流增加、噪声增加和电子迁移率降低等等。而对于CMOS电路来讲，则会有输出电压下降、静态功耗降低和传输延迟时间增加等影响。下面针对具体器件介绍电离总剂量辐射损伤对半导体器件性能的影响。
3.1 总剂量辐射对NMOS晶体管关态漏电流的影响
图4是0.18um的NMOS晶体管的转移特性曲线随总剂量的变化关系曲线，试验样品来自中科院上海微系统所。由图可知，NMOS晶体管的关态漏电流随总剂量增加而增大，这是因为总剂量辐射在NMOS晶体管的二氧化硅层中产生辐射感生电荷，如图2所示，从而导致晶体管在关闭状态下就存在寄生的漏电流。
图4 0.18um工艺NMOS晶体管的漏电流随总剂量变化关系
3.2 总剂量辐射对VDMOS晶体管1/f噪声的影响
总剂量辐射也会影响电子器件的噪声参数。通常器件的噪声是由三部分组
成，即由白噪声、1/f噪声和g-r噪声。器件的噪声功率谱密度可以写成：
其中A、B/fγ和C/[1+(f/f0)a]分别为白噪声、1/f噪声和g-r噪声。总剂量辐射主要会影响器件的1/f噪声。
图5为VDMOS器件的1/f噪声幅值与频率指数因子γ随总剂量辐射的变化关
系曲线。由图可知总剂量辐照后VDMOS器件的1/f噪声参数发生了变化。若要分
析这种变化关系，应先从1/f噪声定义入手，业界认为，载流子与二氧化硅界面
上或者界面附近的缺陷陷阱交换电荷引起载流子数量涨落和沟道迁移率涨落是
产生1/f噪声的原因[1]。
图5 VDMOS器件的1/f噪声参数随总剂量辐射的变化关系
3.3 总剂量辐射对SRAM静态功耗电流的影响
上述损伤都是针对单个晶体管器件而言的，那么，总剂量辐射对那些由晶体管组成的集成电路的工作参数及功能有何影响呢?下面将以静态随机存储器为例，具体介绍下总剂量辐射对集成电路的性能的影响。
图6为SRAM的静态功耗电流I DD随总剂量的变化关系曲线，试验样品采用IDT公司生产的IDT71V124SA，两条曲线分别代表采用在线测试系统和离线测试系统所得数据。观察图6可知，SRAM静态功耗电流在辐照初期并没有太大变化。但是，当总剂量增加到600Gy左右时，随着总剂量的继续增加，静态功耗电流呈指数增加。这种功耗电流的增加将对器件的使用及系统的正常工作带来严重威胁。
图6 静态随随机存储器的静态功耗电流随总剂量的变化关系曲线
3.4 总剂量辐射对SRAM功能的影响
总剂量辐射损伤除了会影响SRAM的电参数之外，还会导致SRAM出现功能失效及存储单元翻转。表1给出了静态随机存储器在不同的测试图形条件下功能测试结果随总剂量的变化关系。由表1可知，当总剂量达到1000Gy时，SRAM出现了功能失效，即无法完成正常的写读操作。
表1 IDT71V124SA的功能测试结果
测试图形辐照前400Gy 700Gy 1000Gy
Galrow 通过通过通过失败
Galcol 通过通过通过失败
March_6N 通过通过通过失败
Checkerboard 通过通过通过失败Solid 通过通过通过失败
四、针对辐射损伤所采取的辐射加固方法
通过第三章介绍可以知道总剂量辐射损伤会对半导体元器件的性能参数产生致命的影响，在高精度和高稳定性的航天系统和武器系统中决不允许出现上述或者类似情况。因此，航天及战略武器用电子元器件通常会采取相应措施来减小或避免总剂量辐射对器件性能的影响，即对器件及系统进行抗总剂量辐射加固。目前存在的器件级加固方法主要有两种，即工艺加固和结构加固。下面针对结构加固做进一步介绍。
前面说过，辐射感生的固定氧化物电荷和界面陷阱电荷是导致所有总剂量辐射效应的根源，而在多种效应中属辐射导致的寄生漏电流对器件的性能影响最为显著。CMOS结构作为大部分数字集成电路的组成单元，其总剂量辐射损伤具有一定的代表性。总剂量辐射在CMOS结构中产生的漏电流有两种，它们分别为边缘漏电流（图7中的路径1）和场氧漏电流（图7中的路径2）。
图7 总剂量辐射在CMOS结构中产生的漏电路径
针对上述两种辐射诱生漏电流，可通过不同结构设计方法来消除其影响，目前常用的方法有：环形栅结构、H形栅结构、P+保护环等方法。下面将对这几种抗总剂量辐射加固方法进行详细介绍。
4.1 环形栅结构
如图7可知，MOS结构的栅极通常为长条形式，通常称为“条形栅”。随着半导体工艺技术进入深亚微米、乃至超深亚微米范围，MOS结构的栅氧化层厚度也随之减小。当栅氧化层厚度减小到一定程度时，总剂量辐射已无法在其中产生大量的辐射感生电荷，加上沟道电子可以通过遂穿效应进入氧化层中和部分辐射感生电荷，最终使总剂量辐射对薄栅氧层的影响可以被忽略。但是，厚度相对较厚的隔离氧化层中仍然可以在辐射作用下产生大量的辐射感生电荷，如图8所示。栅极边缘处的辐射感生电荷会使附近半导体出现反型，从而形成漏电路径，
如图9所示，这个寄生电流称为边缘漏电流。
图8 沿栅宽方向MOS结构横截面
图9 总剂量辐射诱生CMOS边缘漏电模型
图10给出了NMOS晶体管的转移特性曲线随总剂量的变化关系曲线。由图可知，当总剂量达到250krad时，NMOS晶体管开始出现边缘漏电流，并且随着总剂量的增加，器件的漏电流也呈增加趋势。
图10 辐射诱生CMOS边缘漏电试验结果(0.35umCMOS体硅工艺) 由图8可知，边缘漏电流是由条形栅边缘处存在厚度较大的“鸟嘴”区，因此，若要想减小边缘漏电流的影响，可以通过消除栅极的边缘部分来实现。然而，环形栅可以很完美的解决边缘漏电的问题。图11是条形栅与环形栅的对比图。
图11 条形栅与环形栅的对比图
由图11可知，环形栅中心通常为漏极，外圈通常为源极。决定这种结构的原因有以下两点：一是环形栅里面的有效面积比外面环的有效面积小，这样可以减少漏极与沉底之间的寄生电容和漏极与源极之间的交叠电容。二是在电路中共源
极的管子比较多，将源极放在外面可以与其他的管子公用，相当于节省芯片面积。
图12 环形栅MOS结构截面图
观察图12发现，从源极到漏极之间唯一的氧化层就是厚度很小的薄栅氧层无
其他的隔离氧化物，并且薄栅氧层具有较好的抗总剂量能力，因此环形栅这种器
件结构可以很有效的抑制总剂量辐射引起的边缘漏电效应。
图13为台积电0.25um工艺环栅结构总剂量辐照前后的转移特性曲线对比图。
由图可知，辐照总剂量达到2Mrad时，MOS结构还未出现边缘漏电现象。这是因
为环形栅结构去掉了栅极边缘处的厚栅氧层部分，消除边缘漏电流。
图13 环栅MOS结构的转移特性随总剂量的变化关系
但是环形栅也存在一定的缺点，环形栅结构占用芯片面积大，并且，晶体管工作需要一定的宽长比，采用环栅结构就无法使用工艺的最小尺寸。
4.2 H形栅结构
观察图7和图14可以发现，总剂量辐射不仅可以在CMOS结构中产生边缘漏电流，而且还会产生很大一部分的场氧漏电流，如图14中红色箭头部分所示。场氧漏电流主要是由总剂量辐射在厚度较大的隔离氧化物中产生大量的辐射感生电荷，从而导致隔离氧化物下面的载流子出现反型，形成漏电所产生的，漏电路
径是由NMOS管的源极和漏极到PMOS管的N型沉底。
图14 总剂量辐射诱生CMOS场氧漏电模型
场氧漏电也是辐射感生漏电流的重要组成部分，因此，为了降低辐射对器件
漏电流的影响还应该考虑通过工艺结构来控制场氧漏电的形成。主要有3中办法
来控制CMOS结构中的辐射诱生漏电流，它们分别为H型栅结构、P+保护环和厚场氧旁附加薄场氧层。图15是常规情况下总剂量辐射在CMOS结构中形成的场氧漏电路径。由图可知，在没有任何保护措施的情况下，辐射导致场氧层下面的界面反型，形成了一条由NMOS的源极和漏极到PMOS的N型沉底的漏电路径。因此，若要想消除总剂量辐射所产生的场氧漏电，就必须将场氧层下面的漏电路径“截断”。
图15 总剂量辐射在CMOS结构中形成的场氧漏电流
H型栅结构是将NMOS晶体管的源极和漏极的三面全部包围起来，如图16所示。由于H型栅在“条型栅”边缘处也存在一段的很薄的栅氧层，因此，H型栅也可以消除边缘电流的影响。同时，H型栅在厚度较大的隔离氧化物与NMOS晶体管的有源区之间提供了一段厚度很小的栅氧化层，如图17所示，这个薄栅氧层提供了一个很好的隔离作用，将总剂量辐射在后场氧下面形成的漏电路径“夹断”，但是这个夹断只是相对的，并非真正意义上的夹断。因为，当栅极不加偏置时，场氧漏电是被夹断的，但是当栅极加正压时还是会存在一定的场氧漏电流的。
图16 H型栅的NMOS结构图
图17 H型栅CMOS结构的截面图
4.3 P+保护环
除了采用H型栅结构来消除辐射诱生的场氧漏电流以外，还可以通过在NMOS周围制作一个P+保护环来实现场氧漏电路径的夹断，含有P+保护环的CMOS结构截面图如图18所示。对比图17与图18可知，P+保护环是在厚度较大的隔离场氧层中制作一层P+区。通过这种方式也可以达到夹断场氧漏电路径的效果，因为P+区的正电荷会抵消总剂量辐射在隔离氧化物中产生的辐射诱生电荷，
从而是P+区的界面无法反型，即夹断了辐射诱生的场氧漏电流。
图18 制作P+保护环的CMOS结构截面图
4.4 厚场氧旁附加薄场氧层
另一种减小场氧漏电流的方法是在厚的场氧旁增加一段薄的场氧。因为薄的场氧阈值电压偏移比较低，可以在一定程度上防IE寄生晶体管的开启。如图19
所示：
图19 在厚场氧层周围做薄场氧层与未做场氧层对比图
参考文献
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devices[J]．The International Society for Optical Engineering，2003，5112：259-270．
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[4]唐晨，孙伟锋，陆生礼. P+保护环抗栓锁效应.期刊
[5]James R. S, Marty R. S，Daniel M. F，Radiation Effects in MOS
Oxides.期刊
电离辐射量和单位
电离辐射量和单位 撰写时间：2012-6-8 文章作者：质检总局计量司文章来源：《我们身边的电离辐射》 在人类发现和认识电离辐射的过程中，如何定义适当的物理量用以正确表述对电离辐射量的测量，一直是电离辐射计量学的重要任务。自从1895年伦琴发现X射线并很快付诸医学应用开始，伴之而来的问题就是如何度量X射线。直到1925年第一届国际放射学大会，产生了第一个关于辐射测量和标准化的专业组织“国际辐射单位委员会”（ICRU）。后来，在该组织的名称中又强调并且加入了测量，确定为“国际辐射单位与测量委员会”（简称ICRU未变）。ICRU的成立，为全球电离辐射量和单位的标准化工作奠定了基础。随着科学技术的不断进步，历经50年的技术发展，ICRU在不断完善科学定义的基础上于1974年提出建议，并于1975年通过第15届国际计量大会决议确定（1）对放射性活度的国际制单位s－1采用专名贝可勒尔（Becguerd），记号为 Bq，1Bq=1s－1；（2）对吸收剂量的国际制单位[焦·千克－1]，采用专名“戈瑞”（Gray），记号为Gy。从此，开始了全世界范围内辐射量和单位的国际制单位推行工作。 我国一直十分重视统一单位制的工作。早在1959年6月25日国务院就发布了关于统一计量制度的命令，确定米制单位为我国的基本计量单位。1977年5月27日国务院颁布《中华人民共和国计量管理条例（试行）》在第三条中明确规定“逐步采用国际制单位”。1978年8月原国家标准计量局设立“国际单位制办公室”。1984年2月27日国务院发布《关于在我国统一实行法定计量单位的命令》。1984年 6月9日原国家计量局以文件的形式发布《中华人民共和国法定计量单位使用方法》。1985年9月6日颁布的《计量法》以国家法律的形式强调“国际单位制计量单位和国家选定的其他计量单位，为国家法定计量单位。” 但是由于各种原因，特别是受旧的习惯势力的影响，使得国际制单位的使用还存在不少问题。旧的、应被淘汰的单位还在使用，甚至流行，新旧单位制混用，单位制表示不严格、不规范等现象还普遍存在。 ICRU是世界公认的电离辐射计量量和单位方面的权威机构。在ICRU建议下，1975年5月27日第十五届国际计量大会通过关于在电离辐射领域采用国际制单位的决议。但是后来ICRU不断修改、规范、定义有关量和单位。 1980年，ICRU在第19、25号报告的基础上进一步完善出版了专门论述电离辐射领域量和单位的第33号报告《辐射量和单位》。第33号报告全部采用国际制单位，以取代以前出版的第19号报告，此后ICRU又接连发表了第39、42、47、60号报告。 电离辐射自发现至今仅仅百余年，和常用的物理、化学量相比，其国际制单位的完善还在不断进行中。在这个不断完善的过程中，一些量的定义和单位存在某些问题，并且不断发生变化是必然的、不可避免的。但是从计量学的角度，保持量和单位的相对稳定还是非常重要的。因此我国对于电离辐射计量领域的改制工作相当谨慎。 1982年7月26日原国家标准局发布了我国第一个电离辐射的量和单位标准GB3102.10-1982《核反应和电离辐射的量和单位》。1993年我国根据国际单位制的变化，修订了国家标准量和单位的系列标准，与国际标准化组织（ISO）的国际标准保持了一致。在推行国际制单位的工作中，把核反应与电离辐射的量和单位编排在一起。但是在电离辐射领域采用国际制单位的工作并未真正实施。直到2004年1月15日国家质量监督检验检疫总局主持召开了全国电离辐射领域量和单位改制领导小组第一次工作会议，才真正开始了我国电离辐射领域量和单位改制的实施。 为了让大家对电离辐射量有一个全面的了解，我们将以ICRU第60号报告中的量为基础，介绍它的国际制单位，附带介绍一些重要量和单位的演变。考虑到让广大读者了解有关方面的技术进展，在附录中将ICRU 60号报告中的内容作了简要介绍。
《普通物理》考试大纲
《普通物理》考试大纲 一、考试目的 通过对《普通物理》课程的学习，学生应对物理学的基本概念、基本理论、基本方法能够有比较全面和系统的认识和正确的理解，学会用于解决问题的物理学思想和方法，提高自身的科学素养、创新精神和创新能力，并为后续研究生课程课的学习打下坚实的基础。
三、参考书目 （1）《物理学基础》(第6版) ，[美]哈里德等著，张三慧，李椿等译，机械工业出版社，2005年。 （2）《大学物理通用教程》系列，钟锡华，陈熙谋主编，北京大学出版社，2011年。 （3）《热学》（第3版），李椿，章立源，钱尚武著，高等教育出版社，2015年。 （4）《电磁学》（第三版）赵凯华，陈熙谋著高等教育出版社 2011年。
一、量子力学的诞生背景 1、原子论的建立 2、黑体辐射与光电效应 3、原子核式结构的探索 4、波尔氢原子模型 二、量子力学基本原理一 1、波粒二象性假设 2、波函数及统计解释 3、薛定谔方程及定态薛定谔方程求解 三、量子力学基本原理二 1、算符的引入 2、算符的性质与运算规则，算符的对易关系 3、算符的本征态与本征值 4、测量与量子坍缩 四、量子力学基本原理三 1、全同性原理 2、单粒子自旋与双粒子自旋态 3、多粒子波函数 五、量子力学的应用 1、中心力场下定态薛定谔方程求解 2、氢原子定态薛定谔方程求解 3、静电磁场中粒子的薛定谔方程 4、角动量算符与角动量耦合 六、量子力学的表示理论 1、表象的引入 2、表象变换 七、量子力学方程的近似求解方法 1、定态微扰论 2、含时微扰论 3、变分法
基本要求: 1.掌握原胞、晶胞等关于晶体结构的基本概念，倒格子和正格子及布里渊区等 概念，倒格子与正格子的关系，晶向及晶面的表示方法，面间距等的相关计算。了解晶体学中14种布拉菲格子及其基本特征。 2.了解晶体结合的种类及各种结合的物理特性；掌握平衡间距、结合能等的计 算。 3.深刻理解处理晶格振动的简谐近似、最近邻近似及周期性边界条件；掌握一 维单原子和双原子链在简谐近似下的色散关系的计算，声学波和光学波的物理意义；掌握确定晶格振动谱的实验方法；掌握晶格热容的量子理论（爱因斯坦模型、德拜模型）、晶格振动模式密度的概念和计算。了解晶格的热膨胀和热传导。 4.深刻理解能带论的三个基本近似；深刻理解并掌握布洛赫定理及其应用，近 自由电子近似下电子运动的特征，紧束缚近似下计算能带的方法，费米面、费米速度、费米半径和能态密度的概念和计算。 5.理解电子准经典运动的特点和适用条件，掌握准经典运动下电子的平均速 度、加速度和有效质量的计算，掌握导体、半导体和绝缘体的能带论解释。 6.理解金属自由电子气的概念，熟练掌握电子热容的计算方法，了解金属的电 导过程，磁场中金属电子的输运性质。 参考书目: 黄昆,韩汝琦《固体物理学》高等教育出版社 方俊鑫、陆栋，《固体物理学》上海科技出版社
电离辐射剂量学资料
电离辐射剂量学：研究电离辐射能量在物质中的转移和沉积的规律，特别是转移和沉积的度量（量的定义、测量、计算等）的科学。 剂量计算或测量两种基本途径： （1）辐射场本身测量—辐射场粒子数、辐射的能谱分布、辐射能量沉积本领 （2）直接或间接测量沉积能量 第一部分回顾 1、辐射的分类 i.电离辐射：通过初级和次级过程引起物质电离，如α粒子、β粒子、质子、中子、X 射线和γ 射线等。 ii.非电离辐射：与物质作用不产生电离的辐射，如微波、无线电波、红外线等。 1、辐射的分类 i.电离辐射：通过初级和次级过程引起物质电离，如α粒子、β粒子、质子、中子、X 射线和γ 射线等。 ii.非电离辐射：与物质作用不产生电离的辐射，如微波、无线电波、红外线等。 da ┴ = dacos θ 定义： Φu =dN/ da ┴ 为单向辐射场的粒子注量。 一般情况：各向辐射场 定义：Particle fluence (粒子注量)Φ： Φ=dN/da ，m-2 da dN /=φ
Energy fluence （能量注量）Ψ：Ψ=dR/da ，j.m-2 按能谱分布： 能量注量： 能量注量与粒子注量的关系 3、相互作用系数 A 、带电粒子（e 、α、重带电粒子） 总阻止本领: 总线阻止本领带电粒子通过物质时在单位路程上损失的能量。 － dE 是dl 距离上损失能量的数学期望值。 总线阻止本领与带电粒子的性质（电荷、质量、能量）和物质的性质（原子序数、密度）有关。去除物质密度的影响可得到总质量阻止本领公式： 总质量阻止本领描述带电粒子在物质中穿过单位路程时，因各种相互作用而损失的能量。它可分解为各种相互作用阻止本领之和。 质量碰撞阻止本领（包括电离和激发对能量损失的贡献） ()/E d E dE Φ=Φ0()E E E dE Φ=Φ?da dE ft /=ψ?=max 0E E EdE φψdl dE s = dl dE s ρρ1/= /(/)(/)c r S S S ρρρ=+1(/)/c c S dE dl ρρ=
电离总剂量辐射效应及加固方法解析
目录 一、辐射环境 (2) 1.1 范艾伦辐射带 (2) 1.1.1 内辐射带（Inner Belt） (3) 1.1.2 外辐射带（Outer Belt） (3) 1.2 宇宙线辐射环境 (3) 1.2.1 银河宇宙线 (3) 1.2.2 太阳宇宙线 (3) 1.3 核爆辐射环境 (4) 1.4 存在电离总剂量辐射的环境 (4) 二、总剂量辐射损伤的产生机理 (4) 三、电离总剂量辐射对器件的影响 (6) 3.1 总剂量辐射对 NMOS 晶体管关态漏电流的影响 (6) 3.2 总剂量辐射对 VDMOS 晶体管 1/f 噪声的影响 (7) 3.3 总剂量辐射对 SRAM 静态功耗电流的影响 (8) 3.4 总剂量辐射对 SRAM 功能的影响 (9) 四、针对辐射损伤所采取的辐射加固方法 (9) 4.1 环形栅结构 (10) 4.2 H 形栅结构 (13) 4.3 P+保护环 (15) 4.4 厚场氧旁附加薄场氧层 (16)
电离总剂量辐射效应及加固方法解析 起草人：丛忠超 一、辐射环境 辐射环境主要包括空间自然辐射环境和人造辐射环境两种。其中，空间辐射环境又可以分为范.艾伦辐射带和宇宙射线两种，而人造辐射环境主要是指核武器爆炸和地面辐射模拟源两种。下面针对上述辐射环境进行详细介绍。 1.1 范艾伦辐射带 所谓地球辐射带就是指那些存在于地球周围的高能粒子集中的区域，一般存在于近层宇宙空间中，即距离地球 100 公里到几百公里的空间。它是由美国科学家詹姆斯·范艾伦于1958年根据美国第一颗卫星的空间粒子探测得出结果推测发现的，因此被称为范·艾伦辐射带。范.艾伦辐射带是由地磁场俘获高达几兆电子伏的电子以及高达几百兆电子伏的质子组成，其中只有很少百分比像O+这样的重粒子，其分布结构图如 2.1 所示。由图可知，高能质子与高能电子主要分布在两个对称的集中区域，在赤道附近呈环状绕着地球，并向极地弯曲，这两个区域分别被称为内辐射带和外辐射带，简称内带与外带，其中距离地球较近的称为内带，距离地球较远的称为外带，它们共同组成了范艾伦辐射带，下面将分别介绍内带与外带。 图1 地球辐射带结构示意图
课程名称-天津市教育招生考试院
天津市高等教育自学考试课程考试大纲 物理污染控制技术课程代码：3293课程名 称： 第一部分课程性质与目标 一、课程性质与特点 《物理污染控制技术》是高等教育自学考试环境工程专业（环境生物治理方向）的一门专业课，本课程所介绍的的物理污染控制技术是环境学领域的重要分支，是从事环境工程领域工作人员的必修课。 本课程重点论述了与人类生产、生活密切相关的噪声、振动、放射性、电磁辐射、光、热等物理性要素的污染，对人类的影响及治理、防范技术措施；介绍了污染物在大气、水、土壤中的迁移转化规律及人们对物理性污染利用的最新科研动态，具有一定的理论价值和较强的实用性。通过本课程的学习使考生对上述内容有系统的认识，达到全面了解和掌握环境物理性污染的产生、控制和治理技术，为从事环境工程应用技术研究打下基础。 该大纲的制定是根据天津市高等教育自学考试课程考试大纲编制要求（修订稿）进行的，立足于适应环境工程专业的培养目标，满足环境保护工作对高素质人才的需要。大纲内容尽可能突出叙述简明，便于自学的特点。 二、课程目标与基本要求 本课程的目标和任务是使学生通过本课程的自学和辅导考试，掌握环境声学、环境振动学、环境光学、环境热学和环境电磁学等分支学科的基本知识、基础理论和物理性污染的控制技术，并了解环境物理学领域的最新进展，为以后的学习和工作打下坚实基础。 课程基本要求如下： 1、了解物理性污染的范围、特点、现状及发展动态。 2、熟悉噪声的度量、评价和控制标准，掌握噪声污染的控制技术。 3、熟悉振动的测量方法、评价和控制标准，掌握振动污染的控制技术。 4、了解辐射学的基础知识，熟悉放射性监测与评价，掌握放射性污染的防治技术。 5、了解电磁辐射的基础知识，熟悉电磁辐射的测量方法、评价和控制标准，掌握电磁辐射污 染的控制技术。 6、了解环境热污染的基础知识，熟悉温室效应、热岛效应的成因和防治，掌握环境热污染的 防治方法。 7、了解光学的基础知识，熟悉照明单位及度量，熟悉光环境的评价标准，掌握光污染的危害 和防治。 8、熟悉污染物在环境中的迁移扩散规律。 9、了解物理性因素的利用和进展。 三、与本专业其它课程的关系 本课程在环境工程专业的教学计划中被列为专业课，是在学习基础课、专业基础课之后具有面对工程实际意义和价值的工程应用课程。起到将基础课、专业基础课教学内容应用于环境工程实际的作用。此课程的先修课程是高等数学、大学物理学、电工学等。
辐射剂量与防护重点
00 从稳定性考虑，原子核(原子)可以分为稳定和不稳定的2大类 不稳定的原子核会随着时间发生变化，会自发的或在外界影响下从某种核素(元素)变化到另一种核素(元素)，与此同时会释放出各种类型的粒子，同时释放出不同的能量，这种现象称为放射性。上述粒子携带大量能量高速运动，形成射线； 常见的例外的情况是X 射线，医用、工业用X射线是由核外电子能态变化引起 本课的目的：采取各种方法、手段，有效地避免放射性对人体的损害 凡是存在放射性应用的地方，则必然伴随着辐射防护工作 第一阶段：早期辐射损伤认识时期（1895-1930） 第二阶段：中期辐射损伤认识时期（又称放射线诊断、治疗损伤时期）（1930~1960） 第三阶段：近期辐射损伤认识时期（又称流行病学调查所见的辐射损伤时期）（1960~现在） 01 电离辐射：由能通过初级过程或次级过程引起电离的带电粒子或不带电粒子组成的，或者由它们混合组成的辐射； 电离辐射场：电离辐射无论在空间，还是在介质内部通过、传播以至经由相互作用发生能量传递的整个空间范围，由此形成的场； 辐射量：为了表征辐射源特征，描述辐射场性质，量度辐射与物质相互作用的程度及受照物质内部发生的辐射效应的量； 粒子辐射：是指组成物质的基本粒子，或由这些粒子组成的原子核。既有能量又有静止质量。 电磁辐射：实质是电磁波，仅有能量，没有静止质量。 辐射计量学量：根据辐射场自身的固有性质来定义的物理量； 辐射剂量学量：描述辐射能量在物质中的转移、沉积的物理量； 辐射防护学量：用各类品质因数加权后的吸收剂量D引申出的用于防护计算的物理量； 粒子通量(N.)：粒子数在时间间隔dt的变化量dN，s-1 能量通量(R.)：辐射能在时间间隔dt内的变化量dR，J·s-1； 粒子注量(Φ)：可以认为是进入单位截面积小球的粒子数；m-2 能量注量(Ψ)：进入向心截面积为da的小球的辐射能dR与da的比值，J·m -2 粒子注量率(φ)：表征单位时间内进入单位截面积小球的粒子数的多少，又称为粒子通量密度，m-2·s-1 能量注量率(ψ)：表征单位时间内进入单位截面积小球的辐射能的多少，又称为能量通量密度，J·m -2·s-1 电离：从一个原子、分子或其它束缚状态释放一个或多个电子的过程； 电离密度：带电粒子在单位路径长度上形成的离子对数，单位为离子对/cm。 激发：带电粒子通过物质时，原子由基态转入高能态。 退激：激发态的原子不稳定，以发射光子的形式放出相应的能量回到低能态轨道。 散射：带电粒子通过物质时，与带正电的原子核发生排斥作用而改变其本身的运动方向。 电离和激发两过程构成了重带电粒子在碰撞过程中的主要能量损失。 传能线密度LET：表示带电粒子在单位长度径迹上传递的能量。单位是MeV·cm-1 射程：带电粒子从进入物质到完全被吸收沿原入射的方向穿过的最大距离，称为该粒子在物质中的射程。 如果不指明在哪种物质中，就是指粒子在标准状况下的空气中的射程。
噪声控制工程自学考试大纲
湖北省高等教育自学考试大纲 课程名称：物理污染控制技术课程代码：06613 第一部分课程性质与目标 一、课程性质与特点 本课程是环境工程与管理专业的必修课。 课程主要论述与人类生活密切相关的噪声、振动、放射性、电磁、光、热等物理性污染的基础理论知识和基本控制原理与技术。通过本课程的学习，使学生了解物理性污染的危害及其评价方法和标准，理解和掌握物理性污染的基本规律、测试和监测方法、控制方法和技术等，具备解决环境物理性污染问题的实际能力。 二、课程目标与基本要求 通过本课程的学习，使学生系统地掌握有关物理性污染的成因、传播规律、评价指标、评价标准和方法、基本控制技术等，并初步具倍分析和解决一些环境噪声控制、电磁污染控制、放射性防治、振动防治等方面实际问题的能力。提高学生分析问题和解决问题的能力，为从事专业工作、科学研究和环境管理等打下良好的基础。具体要求如下： 1. 了解物理性污染的危害、特征。 2．了解热污染、光污染的评价方法及防治技术。 3．理解和掌握声学基础知识和噪声测量方法，熟悉噪声和振动控制有关规范、标准的基本内容，掌握噪声和振动控制的基本原理和技术。 4．理解和掌握电磁辐射基础知识，熟悉电磁辐射防护标准，了解电磁辐射污染防治技术。 5．了解放射性废物的来源和特点，理解和掌握辐射剂量学的基础知识，了解放射性废物处理技术。 三、与本专业其他课程的关系 该课程为环境工程与管理的专业主干课程，与本课程平行进行的课程有水污染控制工程、大气污染控制工程、固体废弃物处理与处置等，分别从环境各不同要素介绍污染控制的原理和工艺。
第二部分考核内容与考核目标 第一章绪论 （一）学习目的与要求 了解物理性污染的概念及基本危害，了解物理性污染控制的研究内容。（二）课程内容 第一节物理环境与环境物理学 物理环境、环境物理学的产生和发展、环境物理学的学科体系、环境物理学的研究特点。 第二节物理性污染及其研究内容 物理性污染及其特点、物理性污染的研究内容。 （三）考核知识点 1、物理性污染及其特点 2、物理性污染的研究内容 （四）考核要求 1、物理环境与环境物理学 ⑴识记：物理环境的定义 ⑵理解：无 ⑶应用：无 2、物理性污染及其特点 ⑴识记：物理性污染的概念及特点 ⑵理解：物理性污染的概念 ⑶应用：无 第二章噪声污染及其控制 （一）学习目的与要求 了解噪声的概念、危害，理解和掌握声学基础知识和声波的传播规律，掌握噪声测量技术和评价方法，熟悉噪声控制有关规范、标准的基本内容，掌握噪声控制的基本原理和技术。 （二）课程内容
放射源安全基本知识
放射源相关知识介绍 第1章 放射性基本知识 1.1原子核的放射性 现在知道，有许多原子核都能自发地发射某种射线。有的发射α射线，有的发射β射线，有的发射γ射线，有的在发射α射线或β射线的同时也发射γ射线，有的三种射线均发射。原子核还有发射正电子、质子、中子、重离子等其它粒子以及自发裂变的情况。原子核自发的变化而放射出各种射线的现象，称为原子核的放射性。能自发地放射各种射线的核素，叫放射性核素。 1.2放射性活度 一定量的放射性核素在一个很短的时间间隔内发生的核衰变数除以该时间间隔叫做放射性活度，通常用A 表示（即A=dN/de ）。 在国际单位制中，放射性活度的单位为贝可勒尔，简称贝可，其表示如下：1Bq=1次衰变/秒 1.3放射性衰变的种类 放射性原子核的衰变主要有三种类型，它们分别做α衰变、β衰变和γ衰变。 1.3.1α衰变 α+--→ Y Z A X A Z 2 4 如：α+→n a R R 222 8622688
1.3.2β衰变 原子核的β衰变有三种形式： ++-→ βY Z A X A Z 1 -++→ βY Z A X A Z 1 Y Z A e X A Z 1-→ +- 1.3.3γ衰变 γ+??→?Cd Cd m m 48 111481116.48 1.4放射性核素的衰变规律 1.4.1放射性核素的衰变常数 放射性核素在单位时间内发生衰变的几率叫做该核素的衰变常数，符号为λ；它的单位为1/秒。λ的大小决定了放射性核素衰变的快慢。 1.4.2指数衰减规律 原子核的衰变数量与原子核的衰变常数成正比，与t 时刻的原子核数量成正比，也与时间间隔成正比；在数学上可以表示为 dN=-λNdt 上式求积分，可以得到 N=Noe -t λ 放射性核素指数衰减规律。 1.4.3半衰期
电离辐射吸收剂量的测量
第三章 电离辐射吸收剂量的测量 X （γ）射线和高能电子束等电离辐射进入人体组织后，通过和人体组织中的原子相互作用，而传递电离辐射的一部分或全部能量。人体组织吸收电离辐射能量后，会发生系列的物理、化学、生物学变化，最后导致组织的生物学损伤，即生物效应。生物效应的大小正比于组织中吸收的电离辐射的能量。因此确切地了解组织中所吸收的电离辐射的能量，对于评估放射治疗的疗效和它的副作用是极其重要的。单位质量的物质吸收电离辐射的平均能量称为吸收剂量，它的精确确定，是进行放射治疗最基本的物理学要素。 本章将介绍剂量学中所涉及的辐射量及其单位，重点阐述电离室法测量吸收剂量的原理、方法和步骤，并对其它测量方法的原理和应用作相应说明。 第一节 剂量学中的辐射量及其单位 本节主要根据国际辐射单位和测量委员（ICRU ）会第33号报告的内容，重点介绍与放射治疗和辐射防护有关的辐射量及其单位。 一、粒子注量 粒子注量Ф（particle fluence ）是以入射粒子数目描述辐射场性质的一个量，它等于dN 除以da 所得的商。即辐射场中以某一点为球心的一个小球，进入该小球的粒子数dN 与其截面da 的比值 /dN da Φ= 单位m -2。 截面da 必须垂直于每个粒子的入射方向，为使来自各个方向的入射粒子都能满足这个要求，采用小球来定义。 粒子注量率：单位时间内粒子注量的增量。单位m -2.s -1。 二、能量注量 能量注量Ψ（energy fluence ）是以进入辐射场内某点处单位截面积球体的粒子总动能来描述辐射场性质的一个量，它等于dR 除以da 所得的商。 /dR da ψ= 单位J.m -2。 能量注量率：单位时间内能量注量的增量。单位J. m -2.s -1。 粒子注量和能量注量都是描述辐射场性质的物理量，它们之间的关系 单能 E ψ=Φ? 非单能 max 0E E EdE ψ=Φ? E 为粒子能量，E Φ为同一位置粒子注量的能谱分布。 三、照射量 照射量X （exposure ）等于dQ 除以dm 所得的商。即X （γ）辐射在质量为dm 的空气中释放的全部次级电子（正负电子）完全被空气阻止时，在空气中形成的同一种符号的离子总电荷的绝对值（不包括因吸收次级电子发射的轫致辐射而产生的电离）dQ 与dm 的比值，即 /X dQ dm =
辐射剂量学作业课后习题参考答案
第一章 1.给出N 、R 、φ、ψ和r 的微分谱分布和积分普分布的定义，并写出用βE 表示这些辐射量的表达式。 解：N 、R 、φ、ψ和r 均存在着按粒子能量分布，如果用Q 代表这些辐射量，用 E 代表粒子能量(不包括静止能)，则Q(E)是Q 的积分分布，它是能量为0—E 的粒子对Q 的贡献，QE 是Q 的微分分布，它是能量在E 附近单位能量间隔内粒子对Q 的贡献，用P E 表示以上辐射量。 dE d P E E Ω=??Ω ? ψ=dE d EP E E Ω??Ω R=ααdEd dtd EP E t E Ω????Ω r=dE EP E E ? N=ααdEd dtd p E t E Ω??? ?Ω 2.判断下表所列各辐射量与时间t 、空间位置γ、辐射粒子能量E 和粒子运动方向Ω之间是否存在着函数关系，存在函数关系者在表中相应位置处划“”，不存在则划“”号。 解：如下表所示 3.一个60C 0点源的活度为3.7×107Bq ，能量为1.17Mev 和1.13Mev 的γ射线产额均为100%。求在离点源1m 和10m 处γ光子的注量率和能量注量率，以及在这些位置持续10min 照射的γ光子注量和能量注量。 解：先求在离点源1m 处γ光子注量和能量注量率 1 262 721.10892.51 14.34%100107.34%100--?=????=?=s m r A π?
2 131372 211114.34%)10010602.133.1%10010602.117.1(107.34% 100)(?????+?????= ?+= r E E A πψ 220.10108.1m w ?= 在离点源10m 处γ光子注量和能量注量率 1242 722.10892.510 4%100103074%100--?=???=?=s m r A ππ? 2 182 1372 212.10108.1104%)10010602.133.117.1(107.34% 100)(--?=????+??= ?+= m w r E E A ππψ 由于 o c 60 半衰期比较长，可以忽视为10min 内无衰减 则：在离点源1m 处持续10min 照射的γ光子注量和能量注量 286210532.560010892.5-?=??==Φm t ? 222182.1000.760010108.1-?=??==ψm J t ψ 4.平行宽电子束垂直入射到散射箔上，其注量为Φ0，设电子束无衰减的穿过散射箔后沿与入射成600角的方向射出。在散射箔前后用平行板探测器和球形探测器测定注量，用平面探测器测定平面注量，如图所示。试根据定义（1.48）、（1.5）和（1.43）计算这些探测器的响应。
课程名称-天津市教育招生考试院
天津市高等教育自学考试课程考试大纲 课程名称：物理污染控制技术课程代码：3293 第一部分课程性质与目标 一、课程性质与特点 《物理污染控制技术》是高等教育自学考试环境工程专业（环境生物治理方向）的一门专业课，本课程所介绍的的物理污染控制技术是环境学领域的重要分支，是从事环境工程领域工作人员的必修课。 本课程重点论述了与人类生产、生活密切相关的噪声、振动、放射性、电磁辐射、光、热等物理性要素的污染，对人类的影响及治理、防范技术措施；介绍了污染物在大气、水、土壤中的迁移转化规律及人们对物理性污染利用的最新科研动态，具有一定的理论价值和较强的实用性。通过本课程的学习使考生对上述内容有系统的认识，达到全面了解和掌握环境物理性污染的产生、控制和治理技术，为从事环境工程应用技术研究打下基础。 该大纲的制定是根据天津市高等教育自学考试课程考试大纲编制要求（修订稿）进行的，立足于适应环境工程专业的培养目标，满足环境保护工作对高素质人才的需要。大纲内容尽可能突出叙述简明，便于自学的特点。 二、课程目标与基本要求 本课程的目标和任务是使学生通过本课程的自学和辅导考试，掌握环境声学、环境振动学、环境光学、环境热学和环境电磁学等分支学科的基本知识、基础理论和物理性污染的控制技术，并了解环境物理学领域的最新进展，为以后的学习和工作打下坚实基础。 课程基本要求如下： 1、了解物理性污染的范围、特点、现状及发展动态。 2、熟悉噪声的度量、评价和控制标准，掌握噪声污染的控制技术。 3、熟悉振动的测量方法、评价和控制标准，掌握振动污染的控制技术。 4、了解辐射学的基础知识，熟悉放射性监测与评价，掌握放射性污染的防治技术。 5、了解电磁辐射的基础知识，熟悉电磁辐射的测量方法、评价和控制标准，掌握电磁 辐射污染的控制技术。 6、了解环境热污染的基础知识，熟悉温室效应、热岛效应的成因和防治，掌握环境热 污染的防治方法。 7、了解光学的基础知识，熟悉照明单位及度量，熟悉光环境的评价标准，掌握光污染 的危害和防治。 8、熟悉污染物在环境中的迁移扩散规律。 9、了解物理性因素的利用和进展。 三、与本专业其它课程的关系 本课程在环境工程专业的教学计划中被列为专业课，是在学习基础课、专业基础课之后具有面对工程实际意义和价值的工程应用课程。起到将基础课、专业基础课教学内容应用于环境工程实际的作用。此课程的先修课程是高等数学、大学物理学、电工学等。 第二部分考核内容和考核目标 绪论
电离辐射剂量与剂量率的区别
电离辐射剂量与剂量率的区别 人体受到电离辐射照射而引发不同反应，不但与其所受照射的电离辐射剂量密切相关，而且还与所施加照射的剂量随时间变化的速度，即剂量率紧密相关。同样的照射剂量，高剂量率相当于短时间内施加照射，则机体受到急性照射，犹如来不及缓冲和修复损伤的接连冲击，肯定伤害要比低剂量率的照射所引发后果利害。当利用医用加速器等设备所发出的射线治疗恶性肿瘤时，决定疗效和减少照射副作用的不仅有施加的剂量大小，还密切关系到照射的剂量率和分割照射等诸多因素。所以电离辐射剂量学不仅对放射防护至关重要，而且对广泛利用电离辐射技术同样不可或缺。 公众不可能要求像专业人员那样熟悉电离辐射剂量学和放射防护知识，但应当普及知道剂量与剂量率的基本区别。不难理解，判断核事故污染的严重程度，必须用核事故现场的核辐射泄漏造成的剂量率或者放射性核素的活度浓度或比活度等表征，而不是落实到具体人员的剂量。因为人体受到照射的剂量，与所处环境遇到照射来源的强弱、距离该照射源的远近，以及之间有否屏蔽防护和个人防护措施等密切相关。这类似于判断同一地震的伤害破坏力直接取决于距离震中的远近、环境条件和自身状况等。 遗憾的是剂量与剂量率这个明显区别在此次事故开始阶段一度混淆。例如有电视台、广播电台曾用福岛核电站周围污染达到多少“微西弗”（μ S v ，μ为10-6）表达。这种表达有两个错误：一是污染程度强弱应当用剂量率，即每小时多少希（S v /h ）或者每小时多少戈瑞（G y /h ）表示；二是单位用词“西弗”不对。准确表达该用“希沃特”，可简称为“希”。 希的国际符号S v 是核科学家Sievert 名字的缩写。1977年翻译为“西弗特”。但自1980年起经业界专家推敲改定为“希沃特”，可简称为“希”，均已正式列入所有的相关国家标准中。GB 3102.10《核反应和电离辐射防护的量与单位》最早发布的1982年版就明确采用了；我国现行放射防护基本标准GB 18871—2002和核科学技术术语标准GB /T 4960—1996等均如此。虽然英文翻译可有多种音似汉字表达，但已经由技术法规国家标准规定的用词就必须严格遵守统一的规范。这个不当还怪不得媒体新闻界，乃是个别专家开始时使用了淘汰的旧词“西弗”，后来竟然陆续有跟进误用的一些专家，继续不遵照国家标准规定的规范用词，导致新闻媒体、报刊及网络等媒介，在口语和书面文字中竞相误用、误传不规范的“西弗”，还有自己衍变出“希伏”等不合标准用词。全国已经标准化统一了30多年的术语规范不宜轻易间就毁于一旦。科技术语的规范化和标准化也是坚持科学性与严谨治学的具体体现，在这里不得不花费篇幅阐述清楚。 为节省篇幅，兹整理实际工作中经常用到的辐射量及其单位，概括说明于附表中。该表注具体补充了表中的简要介绍。关于辐射量及其单位的更详细解读及诠释可进一步参考有关文献。 附表 实际常用辐射量及其单位一览 辐射量名称，符号 该量的主要内涵 单位符号 SI 单位专用名称 放射性活度，A 表示放射性核素自发衰变的强弱程度，可简称活度。1 B q ＝ 1s -1B q 贝可勒尔，简称贝可活度浓度，A V 表示单位体积物质中的活度，也称体积活度。A V ＝A / V B q / m 3 每立方米的贝可 比活度，A m 表示单位质量物质中的活度，也称质量活度。A m ＝ A / m B q / kg 3 每千克的贝可 表面活度 表示单位表面积上的活度，可用于衡量各种表面的放射性污染。B q / cm 2 每平方厘米的贝可吸收剂量，D 反映电离辐射授予单位质量物质的平均能量。1 G y ＝ 1 J / kg G y 戈瑞，可简称戈 吸收剂量率，D 表征单位时间间隔内吸收剂量的增量。即：d D / d t G y / h 例如：每小时的戈剂量当量，H 为统一衡量不同类辐射产生等同效应而引入的加权吸收剂量，即某点处某类辐射的品质因子Q 和该点处吸收剂量D 之乘积。 S v 希沃特，可简称希（1 S v ＝ 1 J / kg ）剂量当量率，H 表征单位时间间隔内剂量当量的增量。即：d H / d t S v / h 例如：每小时的希器官当量剂量，H T 不可直接测量的用于器官组织受照射的防护评价量。器官组织T 的当量剂量H T ＝∑ W R D T ，R ，式中W R 为R 类辐射权重因子。S v 希沃特，可简称希（1 S v ＝ 1 J / kg ）全身有效剂量，E 由各受照射的器官当量剂量按组织权重因子W T 加权求和估算的 评价全身受照射的防护量。E ＝∑W T H T ＝∑W T ∑W R D T ，R S v 希沃特，可简称希 （1 S v ＝ 1 J / kg ）注：①. 单位均用国际单位制（SI ）； ②. 剂量率是单位时间的剂量，其单位的分母也可用秒、分、月、年等表示； ③. 具体量值的大小还可以用10的次方表示：10-3为毫，符号为m ； 10-6为微，符号为μ； 10-12为纳，符号为n 。 ④. 吸收剂量与可测量的剂量当量，及与专用于防护评价的当量剂量和有效剂量，均具有相同的量纲，即每千克 焦尔（J / kg ），在防护评价中可以把戈瑞数与希沃特数之间简单地认为数值上等同，即转换系数可近似当成1。 （郑钧正教授供稿） ··
教 学 简 报 - 华北电力大学教务处
教 学 简 报 〔2013～2014学年〕（第1期） 华北电力大学教务处编 2013年9月16日实施“教学名师培育计划”加速提升青年教师教学能力 编者按：为落实学校“大人才”发展战略，促进中青年教师教学能力提升，近日，北京校部结合2013年北京市人才培养共建项目，启动了“教学名师培育计划”。该计划对在教学工作中表现突出的教师进行专门培育，鼓励教师创新教学方法、承担教学项目、多出教学成果，成为省部级、国家级教学名师的后备力量。首批遴选出10名45岁以下、在校级以上讲课比赛中获奖、有发展潜力的优秀教师作为培育对象。现将入选教师的的教学心得和教改设想刊登如下： 电气与电子工程学院齐郑 教学心得：既要向学生传授知识，也要向学生传授学习知识的方法。 教改设想：在《电力系统暂态分析》、《电力系统自动化》等课程教学中，开展电气工程及其自动化专业课教学模式改革。注重理论和实际相结合，力争做到一个知识点对应一个现场案例，培养学生的工程实践能力；注重学思结合，让学生主动提出问题、寻找答案，培养学生创新思维能力；加强实验环节，增加综合性设计性实验；拓展教学资源，丰富和完善多媒体素材（含图片、视频、动画等）。 能源动力与机械工程学院李红 教学心得：做负责任的人，为幸福的人奠基。 教改设想：深入实施计算机辅助教学，更新《工程制图》辅助教学系统，完善
立体化、数字化和网络化教学平台，提升教学能力。 完善学生学习效果评价方法，探索统一考试与多样化考试、计算机辅助考试与闭卷笔试、小组项目与课程考试相结合，充分调动学生的自主学习积极性。针对“2+2”学生和留学生，开展双语教学研究与实践，增强学生国际竞争力。 能源动力与机械工程学院李季 教学心得：对学生有爱心和责任心，热爱教育事业一生。 教改设想：深化教学方法改革，完善《工程热力学》和《热工基础》的准案例教学，加强课程的启发式和讨论式教学，不断提高教学效果。 围绕热能与动力工程、核工程与核技术、建筑环境与设备工程等专业的核心知识体系，优化《工程热力学》课程体系和教学内容。同时适应学校国际化发展，进行热能与动力工程专业的英文课程体系建设，探索建立适合中外学生的经典专业基础知识体系。 控制与计算机工程学院陈菲 教学心得：开放思维，独立思想；教育首先传递的是爱，然后才是知识。 教改设想：进一步改革教学方法，减少单纯的课堂讲解，不再拘泥于某本具体的教材，真正地讲授“课程”而不是“教材”，给学生更多的空间参与到知识中来，增加互动和讨论环节。 探索理论教学与实验教学相结合的新模式。结合《离散数学》、《数据库原理》，引导学生大一就建立贯穿四年的实验和学习路线，形成一个完整的实验体系，循序渐进地开展课程设计和实验活动，为毕业设计奠定坚实基础，提高学生综合素质。 控制与计算机工程学院黄从智 教学心得：态度决定一切，习惯决定成绩，行动决定结果。 教改设想：注重创新性，结合《信号分析与处理》课程，建立基于MATLAB仿真计算结果可视化的多媒体教学资源库，探索让学生听得懂理论结果、学得会算法实现、看得见计算效果、用得到工程实际的新型教学方式，增强学生的创新精神和综合能力素质。
EE80C196KC20 单片机γ 辐射总剂量效应
第44卷增刊 原 子 能 科 学 技 术 V ol. 44, Suppl. 2010年9月 Atomic Energy Science and Technology Sep. 2010 收稿日期：2010-05-11；修回日期：2010-06-09 作者简介：金晓明（1985—），男，湖北当阳人，博士研究生，核技术及应用专业 EE80C196KC20单片机γ辐射总剂量效应 金晓明 1，2 ，范如玉 1，2 ，陈 伟2 ，杨善潮2 ，林东生2 （1. 清华大学 工程物理系，北京 100084；2. 西北核技术研究所，陕西 西安 710024） 摘要：建立商用16位单片机EE80C196KC20辐射效应在线测试系统，利用60Co 源在20 rad （Si ）/s 的剂量率条件下研究了电离辐射的失效模式和敏感参数。实验获得了单片机的失效阈值，得到了功耗电流、I/O 输出、PWM 输出随总剂量的变化规律，从工艺和电路结构分析了敏感参数变化的物理机理，对抗辐射加固设计有重要意义。 关键词：电离辐射；微处理器；功耗电流；电平漂移 中图分类号：TN431；TN792 文献标志码：A 文章编号：1000-6931（2010）S0-0528-05 Gamma Irradiation Induced Total Dose Effects of EE80C196KC20 Single Chip Microprocessor JIN Xiao-ming 1, 2，FAN Ru-yu 1, 2，CHEN Wei 2， YANG Shan-chao 2，LIN Dong-sheng 2 （1. Department of Engineering Physics , Tsinghua University , Beijing 100084, China ; 2. Northwest Institute of Nuclear Technology , Xi’an 710024, China ） Abstract: An on-line test system of single chip microprocessor EE80C196KC20 for total ionizing dose radiation effects was presented. The total ionizing dose exposure was performed using a 60Co irradiator at a dose rate of 20 rad(Si)/s. The degradation process and sensitive parameters were investigated in detail. The failure dose threshold was obtained and the results show that the supply current and output voltage of I/O port and PWM change versus total ionizing dose regularly. The degradation mechanism was discussed associated with fabrication technology and circuit conformation and is significant for radiation hardness assurance. Key words: ionizing irradiation ；single chip microprocessor ；supply current ；voltage shifts 随着航天技术和微电子技术的发展，先进的电子系统的应用日益广泛，可靠性和稳定性一直是关注的重点和热点问题。在航天空间的辐射环境中，电离辐射总剂量效应会对电子元器件的电性能造成影响，甚至造成功能失效。单片机集成了计算机的基本功能，特别适用于实时控制、数据采集、信号处理，在电子系统 中的应用日益广泛。CHMOS 单片机对电离辐射十分敏感，其总剂量效应一直受到广泛的关 注[1-3]。开展单片机总剂量效应的实验和理论研究，对了解其辐射性能和进行抗辐射加固设计有着重要的意义。 本文以INTEL 公司生产的16位CHMOS 工艺单片机EE80C196KC20为研究对象，设计
2016年复旦大学100106放射医学考研专业目录及考试科目
2015年复旦大学100106放射医学考研专业目录及考试科目 放射医学研究所 专业代码100106专业名称放射医学招生人数8 研究方向01放射生物学 02辐射剂量学与防护04放射毒理学 08放射肿瘤学 09辐射与健康 考试科目①101思想政治理论②201英语一③306西医综合 复试科目专业知识考试方式笔试 专业外语考试方式口试 综合能力考试方式口试和笔试 同等学力加试科 目专业知识考试方式笔试专业外语考试方式笔试 复试成绩占入学 考试总成绩权重 40% 备注 1.外语口语（含听力）为复试必考科目，思想政治品德、思维表达能力等也均为复试必须考核项目。 学习方法解读 （一）参考书的阅读方法 1．了解课本基本内容，对知识体系有初步了解，建议从5月前后就要进行专业 课基础知识的复习。首先要将北京航空航天大学电子科学与技术专业的指定教材
和参考书大致复习一遍，对专业课的总体知识框架有一个大概的了解，然后根据自己的具体情况制定一个全年的复习规划 2．对课本知识进行总结，准确把握复习重点，理清复习思路，后章节联系不强，因此需要对知识点进行梳理，对课本题型进行分类。 3．将自己在学习过程中产生的问题记录下来，并用红笔标记，着重去理解那些易考而对自己来说比较难懂的知识，尽可能把所有的有问题知识要点都能够及时记录并在之后反复进行理解。 （二）学习笔记的整理方法 1.在仔细看书的同时应开始做笔记，笔记在刚开始的时候可能会影响看书的速度，但是随着时间的发展，会发现笔记对于整理思路和理解课本的内容都很有好处。 2.做笔记的方法不是简单地把书上的内容抄到笔记本上，而是把书上的内容整理成为一个个小问题，按照题型来进行归纳总结。笔记应着重将自己不是非常明白的地方标记出来，通过多做题对知识点进行梳理总结，对题型归类。 （三）真题的使用方法 认真分析历年试题，做好总结，对于考生明确复习方向，确定复习范围和重点，做好应试准备都具有十分重要的作用。 对于理工科的学生来说，总结真题中高分值题型是非常重要的，因为一个大题可能会关乎你在初试中是安全通过还是被刷，同时也不能放弃分值较小的题型。基本原则是计算题吃透，选择简答认真总结分类，把握各类型题在各章节的分布，有重点的去复习，分值较多章节着重记忆理解。 考生可以根据这些特点，有针对性地复习和准备，并进行一些有针对性的练习，这样既可以检查自己的复习效果，发现自己的不足之处，以待改进；又可以巩固所学的知识，使之条理化、系统化。