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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SER62

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——SECIS140

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MCU165

7.3.2 对结构敏感的MBU167

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