西安200 MeV质子应用装置200 MeV质子辐照CCD的实验结果与分析

王祖军，薛院院，王 迪，焦仟丽，刘卧龙，杨 业，赵铭彤，王忠明，陈 伟

(1. 强脉冲辐射环境模拟与效应国家重点实验室，西安710024；2. 西北核技术研究所，西安710024；3. 湘潭大学 材料科学与工程学院，湘潭411105)

电荷耦合器件(charge coupled device，CCD)是一种利用光电效应产生信号电荷、通过MOS结构的电容阵列耦合实现信号电荷的存储和转移、通过器件的输出结构输出电信号实现光电信号转换的器件。因为CCD具有体积小、重量轻、功耗低、量子效率高、动态范围大和分辨率高等优良性能，可为监视、探测、遥感等应用提供高清晰度和高分辨率的实时图像信号，所以CCD广泛应用于成像和探测系统中。然而，当CCD应用于空间辐射环境或核辐射环境中时，由于受辐照损伤的影响，CCD及相关系统性能将会出现退化，严重时，甚至会出现功能失效现象。CCD的辐照损伤效应主要包括电离总剂量效应、位移效应及单粒子效应[1-4]。

在空间辐射环境中，CCD的辐照损伤主要由空间质子引起，CCD的质子辐照损伤效应一直是CCD辐照效应研究的热点问题之一。鉴于空间质子的能谱分布范围较广，在工程应用中开展电子元器件的质子辐照效应评估及比较不同能量质子诱发的位移损伤时，常用非电离能量损失(nonionizing energy loss, NIEL)的概念，并用10 MeV质子等效注量进行位移损伤等效[1,5-6]。由于受加速器质子源条件的限制，我国用于电子元器件质子辐照效应实验的质子能量大多在10 MeV以下[7-10]。如，于庆奎等开展了TDI型CCD的10 MeV质子辐照实验研究[7]；王祖军等开展了线阵CCD的2，5，10 MeV质子辐照实验研究，分析了质子辐照线阵CCD诱发性能退化的实验规律和损伤机理[8-9]；……