T/CNS 81-2022 电荷耦合器件质子位移损伤效应模拟试验方法

ICS27.120.01

CCSF70

团体标准

T/CNS81—2022

电荷耦合器件质子位移损伤效应

模拟试验方法

Simulationtestmethodofprotoninduceddisplacementdamageeffects

incharge-coupleddevice

2022-12-16发布2023-04-01实施

中国核学会发布

T/CNS81—2022

目次

前言................................................................................III

1范围.............................................................................1

2规范性引用文件.....................................................................1

3术语和定义.........................................................................1

4一般要求...........................................................................2

5试验方法...........................................................................2

6试验报告...........................................................................5

附录A（规范性）电荷耦合器件质子位移损伤效应试验流程................................6

附录B（资料性）位移损伤剂量计算方法................................................7

附录C（资料性）电荷耦合器件光电参数测试方法........................................8

参考文献.............................................................................13

I

T/CNS81—2022

前言

本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定

起草。

请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。

本文件由中国核学会提出。

本文件由核工业标准化研究所归口。

本文件起草单位：中国科学院新疆理化技术研究所，中国科学院微小卫星创新研究院，中国航天科

技集团公司第五研究院物资部。

本文件主要起草人：文林、李豫东、郭旗、周东、何承发、张兴尧、于新、冯婕、王信、张丹、

崔帅、李鹏伟。

III

T/CNS81—2022

电荷耦合器件质子位移损伤效应模拟试验方法

1范围

本文件描述了采用质子对电荷耦合器件（CCD）进行位移损伤效应辐照试验的一般要求、试验方法

和程序。

本文件适用于宇航用CCD位移损伤效应辐照试验。

2规范性引用文件

下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，

仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本

文件。

GB18871电离辐射防护与辐射安全基本标准

GJB1649电子产品防静电放电控制大纲

GJB2712装备计量保障中测量设备和测量过程的质量控制

EMVAStandard1288图像传感器和相机的表征标准（StandardforCharacterizationofImage

SensorsandCameras）

3术语和定义

下列术语和定义适用于本文件。

3.1

位移损伤效应displacementdamageeffects

辐射导致半导体材料的原子离开原晶格位置转移到别的位置上的一种损伤效应。

3.2

原位测试in-situtest

在辐照试验中，停止辐照时，不移动器件，在辐照位置进行参数测试。

3.3

移位测试shifttest

在辐照试验中，停止辐照时，将器件从辐照位置转移到另一位置后，对器件进行参数测试。

3.4

非电离能量损失non-ionizingenergyloss，NIEL

入射质子使半导体材料内原子产生位移损伤效应时损失的能量称为非电离能量损失。

注：入射质子穿过半导体材料会损失能量，质子能量损失有两种方式，即产生电子-空穴对的电离效应和使半导体

材料内原子离开其晶格位置的位移损伤效应。

3.5

位移损伤等效剂量equivalentdisplacementdamagedose

试验中采用的质子能量与试验大纲规定的质子能量不同时，应进行质子的位移损伤剂量换算，获得

与试验大纲规定相同的位移损伤剂量。

1

T/CNS81—2022

3.6

暗信号darksignal

在无光照的条件下，CCD也会因热激发产生电子，生成暗场图像信号。

3.7

热像素hotpixel

在无光照的条件下，质子辐射导致CCD部分像素的输出信号远高于图像平均信号，这些像素称为热

像素。

4一般要求

4.1仪器与设备

所使用的仪器和设备应按照GJB2712中的相关要求进行校准，仪器与设备应在校准有效期内，不应

使用未经校准或超过校准有效期的仪器与设备。

4.2试验环境

辐照试验环境要求如下：

a)环境温度：24℃±6℃；

b)静电防护满足GJB1649的规定；

c)如样品或试验有特殊要求，应规定温度、湿度等特殊试验条件要求。

4.3辐射安全和辐射防护

试验人员在辐照区的辐射安全和辐射防护应符合GB18871的要求，试验单位应提供辐射监测报警设

施，保障试验人员的辐射安全。

试验人员进入辐照位置操作时应佩戴个人剂量计，对试验过程中的个人所受剂量进行监测。

5试验方法

5.1试验目的

通过试验，获得被试器件的耐位移损伤辐照能力或被试器件的抗辐照能力是否达到规定值。

本文件规定的方法会使器件的电特性严重退化，因此应被视为破坏性试验。

5.2试验方案

辐照试验前需根据被试器件的工艺及电路结构特点、应用辐照环境、实际应用工作状态来确定辐照

试验方案。辐照试验方案中应明确被试器件的类别、名称、封装形式、生产单位、样品数量、辐照注量

率、累积注量点、辐照偏置状态、测试参数及测试方法等。

5.3试验设备

5.3.1质子加速器

辐照源为可提供均匀辐照场的质子加速器，应保证束流覆盖被试器件，且被试器件各部位辐照注量

不均匀性小于10%。

5.3.2试验板和电缆

2

T/CNS81—2022

辐照试验中，需将被试器件放在试验板上，放置在试验环境中。试验板和电缆应满足以下几个要求：

a)试验板上的器件分为被试器件和其他器件两类，被试器件应与试验板上的其他器件保持一定

的距离，便于辐照实验中对其他器件进行遮挡屏蔽，使辐照只发生在被试器件上；

b)试验板加偏可以使用普通电缆，信号传输需使用专用线缆，保证图像传输时的信号完整性；

c)电缆的尺寸、重量需满足辐照试验平台的要求，试验板连接电缆接口需满足辐照试验平台和控

制室外部硬件接口的要求；

d)试验中需对试验板进行固定，保证辐照和测试试验中试验板状态的稳定性和一致性。

5.4试验样品

5.4.1样品数量

为保证试验结果的可靠性，每一种试验条件下的数据应来自不少于3只被试器件，每一只被试器件

应有独立编号，并按编号记录数据。在样品数量受限的情况下，可以将被试器件分为几个区域（见图1）

分别进行辐照，每个区域分别记录数据。

被试器件

区域1区域2

区域3区域4