论文部分内容阅读
随着CCD(Charge-Coupled Devises)器件在空间观察和航天器姿态控制等方面应用的增加，人们开始关注空间辐射环境对CCD器件造成的损伤效应。空间环境主要包括银河宇宙辐射、Van.Allen辐射带和太阳粒子等。运行在航天器中的CCD器件由于受到辐射环境中各种粒子(如电子、质子、重粒子等)的轰击而引起辐射损伤(如电离损伤，位移效应等)。辐射损伤影响在轨航天器的正常工作，甚至导致器件失效。因此，非常有必要开展空间辐射环境中CCD器件的损伤效应和机理研究。本文基于东芝TCDI209D线阵CCD器件，开展了60Coγ射线和不同电子束能量辐照及其退火实验，着重考察了CCD的功耗电流、输出信号波形电压和光响应灵敏度等参数的变化。主要结论如下：
通过γ射线不同剂量率辐照CCD及其退火实验结果表明：相同总剂量辐照下，受较高剂量率辐照的器件损伤效应更明显，损伤最为严重。在室温和100℃退火下，CCD参数的变化特征表明：电离辐射感生氧化物电荷以及界面态的生长是导致CCD参数退化的主要原因，而室温退火条件下参数的恢复具有明显的氧化物电荷退火特征，参数在较长时间的室温退火下再次退化，说明了界面态的生长在后期退火中占主导。此外，试验过程中观察到CCD辐射感生界面态具有“后生长”效应，以及CCD无低剂量率辐照增强效应。
电子束能量辐照CCD及其退火实验的结果表明：能量越大的电子辐照CCD，引起参数衰退更严重。通过哑元信号电压和复位信号电压在退火过程中的行为特征，表明CCD的电子束辐照产生了电离辐射效应。1.8MeV电子能量辐照后的光响应灵敏度在退火下的变化特性，说明此能量辐照CCD产生了位移损伤效应。此外，通过相同吸收剂量下60Coγ射线和电子束辐照CCD的比较，也表明电子辐照具有明显的两种辐射损伤效应。
在空间辐射环境的运用以及CCD辐射损伤评估方法上，可以通过考察哑元信号电压和复位栅极电压的变化来研究CCD的电离辐射损伤效应；而在电子辐照损伤的研究上，可以通过考察光响应灵敏度的变化来研究位移损伤效应。