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硅光电倍增管在极高中子辐照后的低温特性
摘要： CMS高亮度大型强子对撞机（HL-LHC）二期升级设计中，桶部定时层（BTL）和紧邻量能器探测器（BH/CEH）采用硅光电倍增管（SiPM）。这两个子探测器中的SiPM将承受约10^14 n/cm2的1 MeV等效剂量辐射。为降低SiPM噪声，设计方案将其保持在-30°C低温环境。来自两家制造商的不同SiPM样品分别在斯洛文尼亚JSI研究所TRIGA反应堆中接受总剂量2×10^12和5×10^13的辐照。SiPM噪声主要源于其内部强电场导致的陷阱辅助隧穿效应。我们因此研究了FBK-irst和Hamamatsu公司标准高内场与特殊低场SiPM在+10°C至-40°C区间的噪声特性，并通过加速退火工艺分析了初始表征阶段后的噪声衰减情况。
关键词： 硅光电倍增管、MPPC（多像素光子计数器）、CMS（紧凑渺子线圈）、GAPD（雪崩光电二极管）、辐射损伤
更新于2025-09-23 15:23:52
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单原子和分子离子辐照对GaN时间分辨光致发光衰减的影响
摘要： 实验研究了硅掺杂纤锌矿(0001)面GaN外延层在千电子伏特单原子与分子离子辐照下诱导的光学效应。研究结果与结构缺陷形成数据共同分析表明：在所有考察案例中，碰撞级联密度增加（分子离子与重原子离子轰击情形）会提升稳定损伤累积速率，进而加剧发光猝灭。理论分析将光致发光抑制过程归因于辐照亚表面层产生稳定损伤导致非平衡光激发载流子表面复合速率上升。研究表明，在所研究的浅层注入情形中，载流子扩散决定了光致发光衰减时间的缩短。
关键词： 辐射损伤，光致发光，碰撞级联密度，时间分辨光致发光，载流子扩散，离子注入，氮化镓
更新于2025-09-23 15:23:52
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ZnO和TiO2颗粒的尺寸依赖性辐射稳定性
摘要： 氧化锌和二氧化钛颗粒是太阳能反射涂层中常用的典型颜料。本文系统研究了亚微米级（数百纳米）和纳米级（30纳米）尺寸下这两种颗粒的辐射稳定性。我们先前报道过90纳米与300纳米氧化锌颗粒具有近乎相同的抗辐射能力（《物理状态固体B》2017年第254卷1600411期）。出人意料的是，本研究发现30纳米氧化物相比亚微米颗粒展现出显著更强的抗辐射性能。详细分析表明，纳米晶氧化物中丰富的本征缺陷与表面/界面态，能通过快速扩散使注入产生的空位原位复合，从而修复辐射损伤。该研究将有助于开发适用于太空与核辐射环境的纳米级氧化物材料及器件。
关键词： 辐射损伤、光学性能、二氧化钛、氧化锌
更新于2025-09-23 15:22:29
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经10^14 cm^-2 1兆电子伏当量中子注量辐照的硅光电倍增管单光子探测
摘要： 硅光电倍增管（SiPM）是对单光子敏感的固态光探测器。由于其对辐射耐受性较差，在高能物理实验（尤其是环形成像切伦科夫探测器RICH）中的应用受到限制。室温下暗计数率的大幅增加使得在1011 cm?2 1兆电子伏当量中子注量时，单光子探测实际上已无法实现。而许多计划用于高亮度LHC的子探测器预计将承受高达101? cm?2 1兆电子伏当量的中子注量。本文研究了此类高注量中子对不同单元尺寸的滨松和SensL硅光电倍增管的影响，并探讨了高温退火（最高175°C）的优势。实验证明：经过退火处理后，即便在遭受101? cm?2 1兆电子伏当量中子注量辐照的情况下，硅光电倍增管仍可在低温环境（77K）下实现单光子量级工作，且暗计数率低于1kHz。
关键词： 低温温度，辐射损伤，单光子探测，硅光电倍增管，中子辐照，退火
更新于2025-09-23 15:22:29
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《材料建模手册（应用：当前与新兴材料）》|| 在中子与离子诱发碰撞级联的分子动力学模拟中纳入电子效应
摘要： 分子动力学为研究碰撞级联的演化过程及由此产生的初级辐射损伤形成机制提供了理想方法。然而，为了模拟高度非平衡的级联过程，需要对经典分子动力学进行若干改进。其中一项仍处于积极研究阶段的改进涉及：如何在分子动力学模拟中纳入电子效应（预计电子效应在碰撞级联中具有重要作用）。在传统分子动力学中，原子被先验地视为经典粒子，而电子仅通过原子间势能表征的原子相互作用隐式存在。本章阐述了当前在级联模拟中考虑电子效应的方法，并重点介绍该领域过去十年间的发展成果。
关键词： 原子间势能、碰撞级联、电子效应、辐射损伤、分子动力学
更新于2025-09-23 15:21:21
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由X射线自由电子激光脉冲诱导并探测的蛋白质结构动力学
摘要： X射线自由电子激光（XFEL）能够突破同步辐射测量中辐射损伤带来的限制进行晶体结构解析。虽然随着辐射损伤加剧导致的晶体有序性丧失可通过布拉格衍射选通来缓解对极短XFEL脉冲的需求，但若因元素分布差异导致电离事件空间不均匀（如生物样品），这种缓解效果就会消失。事实上，在采用80飞秒超长脉冲的XFEL辐照铁氧还蛋白微晶实验中，就观测到了铁离子与硫离子的协同运动。本研究报道了针对蛋白质纳米晶体的飞秒时间分辨X射线泵浦/X射线探测实验，我们观察到蛋白质主链、芳香族残基及二硫键的变化。模拟显示，由于离子禁锢效应和等离子体电子屏蔽的显著影响，后者相关的结构动力学变化比预测的高原子电荷态理论值要慢得多。这表明致密环境效应会强烈影响局部辐射损伤诱导的结构动力学过程。
关键词： 等离子体电子屏蔽、辐射损伤、离子笼蔽、结构动力学、蛋白质纳米晶体、X射线自由电子激光器
更新于2025-09-23 15:21:01
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CMS电磁量能器激光监测系统的辐射损伤研究及可能的升级方案
摘要： 电磁量能器（ECAL）作为CMS探测器的主要子系统之一，用于测量电子和光子的能量。该量能器由75848块钨酸铅（PbWO4）晶体组成。晶体的透明度会受到辐照影响，激光监测系统旨在测量每块ECAL晶体随时间推移的透明度变化。未来，高亮度LHC升级将提高LHC的积分亮度，并导致CMS探测器所有组件承受更强的辐射损伤。本工作报道了激光监测系统的拟议升级方案，以及基于第二轮运行数据计算晶体透明度的结果。
关键词： 激光监测系统、辐射损伤、晶体透明度、高亮度大型强子对撞机、CMS电磁量能器
更新于2025-09-23 15:19:57
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透射电子显微镜中的同轴全息术用于辐射敏感物质单粒子的原子级分辨率成像
摘要： 本文首次证明，透射电子显微镜（TEM）中的同轴全息术能够在仅以1–2 e???2s?1电流密度照射样品的条件下，实现有机和无机材料辐射敏感纳米颗粒的研究，获得单纳米颗粒的高对比度全息图。这为真正的单颗粒原子级分辨率成像提供了强大方法，并为生物学与材料科学中软物质研究开辟了新视角。该方法不仅适用于特定类别的TEM样品（如均匀样品或专为特定TEM实验设计的样品），更能在研究形状、化学成分、晶体学及取向存在差异的样品时发挥优势——这类样品目前尚无法实现原子级分辨率观测。
关键词： 透射电子显微镜、辐射损伤、原子分辨率成像、纳米结构药物、有机材料、同轴全息术、软物质、单颗粒成像
更新于2025-09-23 15:19:57
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45纳米SRAM中X射线诱发单粒子软错误的研究
摘要： 随着器件特征尺寸的减小，临界电荷逐渐降低，辐射粒子的影响（尤其是单粒子翻转效应）日益显著。当器件尺寸缩小时，一些先前未知的辐射损伤开始显现。经历直接电离的低能质子可在65纳米静态随机存取存储器中诱发单粒子翻转，而μ子则会根据入射能量引发错误。本研究通过实验探究了X射线对45纳米静态随机存取存储器的辐射损伤。利用蒙特卡罗辐射输运程序Geant4构建存储器的敏感体积，分析临界电荷及不同材料金属互连覆盖层的影响。实验结果表明：在低功耗状态下，X射线产生的次级电子可诱发翻转、降低电压并增加错误数量。蒙特卡罗模拟显示，随着临界电荷降低，单粒子翻转效应愈发严重。同时，光子与金属互连覆盖层中的高原子序数材料相互作用会产生更多次级电子，导致单粒子翻转截面上升至更高值。
关键词： 静态随机存取存储器、单粒子翻转、辐射损伤、金属互连覆盖层、X射线、临界电荷
更新于2025-09-10 09:29:36
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液氮温度下电子束辐照非晶碳薄膜的充电现象
摘要： 我们研究了液氮温度下非晶碳薄膜在聚焦电子束辐照中的充电行为。观察到该薄膜呈现负向带电现象，其成因类似于高温条件下无孔相位板伏打电位工作原理中电子激发脱附导致的局部功函数改变。辐照薄膜的负偏压源于电子束诱导碳膜表面水分子的脱附。对于非导电材料本应出现的正向带电缺失现象，通过多探针扫描隧道显微镜与光谱测量证实：即便在液氮温度下，该碳薄膜仍具有足够导电性，由此得以解释。
关键词： 薄膜、辐射损伤、相位板、电子束诱导充电、无孔相位板、透射电子显微镜、沃尔塔相位板
更新于2025-09-10 09:29:36