[实用新型]一种用于单粒子效应辐照实验的样品座

说明书

技术领域

本实用新型属于单粒子效应辐照实验温控技术领域，具体涉及一种用于单粒子效应辐照实验的样品座。

背景技术

空间辐射环境中存在大量高能粒子，可以引起半导体器件(特别是存储器)发生单粒子效应(单粒子效应是指单个高能粒子穿过微电子器件的灵敏区时造成器件状态的非正常改变的一种辐射效应，包括单粒子翻转、单粒子锁定、单粒子烧毁、单粒子栅击穿等)，会严重影响航天器的可靠性和寿命。同时，空间中存在极端温度环境，如月球阳光直射温度可达400K，夜晚温度则低至90K。嫦娥三号的巡视器玉兔号在月球上即面临极端温度环境的挑战。在未来的深空探测中，类似的极端温度环境不胜枚举。在这样宽的温度范围内，必须考虑温度对星载半导体器件单粒子效应的影响。众所周知，控制器件电学性能的许多参数(漂移、扩散、双极效应等)都是温度的强函数，因此半导体器件的单粒子效应必然受到温度的影响。已有研究结果显示，温度对半导体器件的单粒子翻转(Single Event Upset，SEU)及单粒子锁定(Single Event Latchup，SEL)均存在影响。许多重离子实验和TCAD模拟结果均显示单粒子瞬态脉冲宽度随温度的升高而显著增加，测得的瞬态脉冲个数也随温度的升高而增加。关于130-nm CMOS工艺器件电荷共享的TCAD模拟结果显示在200-420K温度范围内，电荷共享收集随温度的升高而增加。温度对宇航用半导体器件单粒子效应的影响是单粒子效应研究领域的重要课题之一，但是目前国内由于缺乏温度控制和测量设备，绝大多数单粒子效应实验均是在室温下进行的(中国原子能科学研究院基于北京HI-13串列加速器，采用针孔准直技术路线，成功研制出重离子微束辐照装置，获得了束点尺度2μm的重离子微束。但是多年来微束辐照实验均是在室温下进行的，不具备开展温度效应研究的条件)。北京HI-13串列加速器上已建成单粒子效应专用实验终端，并已连续几年开展多项单粒子效应实验，为我国抗辐射加固部门提供了大量重要参考数据。基于该辐照终端，研制出了适用于单粒子效应研究的样品温度测控系统(简称样品温度测控系统)。但是通常的样品温度测控系统在实验时一次仅能测控一块芯片，对加速器的束流利用率极低，浪费了宝贵的束流时间(加速器的建设和使用耗资巨大)。

实用新型内容

针对现有技术中存在的缺陷，为了提高实验效率，在不降低样品温度测控系统性能的基础上，设计了一种专用样品座，一次实验可同时测量多枚芯片，极大地提高实验效率。

为达到以上目的，本实用新型采用的技术方案是：一种用于单粒子效应辐照实验的样品座，用于在加速器的真空靶室中对进行单粒子效应辐照实验的样品芯片进行温度控制，其中，所述样品座的上半部分为设置所述样品芯片的若干个样品支架，下半部分的内部设置有加热腔和制冷腔；所述加热腔用于设置加热装置；所述制冷腔连接所述真空靶室外部的制冷装置，用于容纳制冷剂。

进一步，所述样品座使用无氧铜制作。

进一步，所述制冷腔设置在所述样品座的下半部分的中部，靠近所述样品座的背板，所述制冷腔上设置有进液口与出液口，分别用于与制冷剂的进液管、出液管相连。

更进一步，所述进液口与所述进液管之间、所述出液口与所述出液管之间均为密封连接。

进一步，所述加热腔为两个，分别设置在所述样品座的下半部分的两侧，远离所述样品座的背板，由所述样品座两侧向里延伸至所述样品座中部，所述加热腔中设置的所述加热装置为电阻加热器。

进一步，所述样品支架为4个，相互之间平行设置，每个所述样品支架上能够设置一枚所述样品芯片。

进一步，两个所述样品支架之间设有空槽。

更进一步，所述空槽宽度为1cm。

本实用新型的有益效果有以下几点：

1.通过在样品座中设置制冷腔和加热腔，使得样品座能够在一次实验中对样品芯片进行高、低温操作，进行制冷或加热，并精确控制温度值，充分利用了宝贵的实验时间，提高了加速器的束流的利用率；

2.通过利用无氧铜无氢脆现象、导电率高、耐腐蚀性能和低温性能均优的特点，能够很好适应真空环境下的单粒子效应辐照实验的需要；

3.通过将样品支架设置为4个，相互之间平行设置，每个样品支架上能够设置一枚样品芯片，使得样品座能够在一次实验中对4枚样品芯片进行高、低温操作，完成4枚样品芯片的单粒子效应温控实验，进一步提高了加速器的束流的利用率；

4.通过将制冷腔设置在样品座的下半部分的中部，靠近样品座的背板，使得制冷剂对样品座的制冷非常均匀，保证了对样品芯片的制冷操作的精度；