半导体器件单粒子效应的机理,试验和预计

介绍了空间高能粒子环境及单粒子效应的机理、模拟试验方法和错误率计算方法。空间高能粒子环境由银河宇宙射线、太阳宇宙射线及地磁捕获粒子组成。单个高能粒子可在半导体中通过库仑作用或核反应电离出大量电子—空穴对,从而引起半导体器件逻辑紊乱或失效。用加速器产生的高能粒子进行模拟试验可获得器件对单粒子效应的敏感参数;由E.L.Peterson 等人的经验公式或CREME 程序预计器件在特定环境下的出错率。     

空间辐射粒子引起单粒子翻转率预计

空间辐射粒子引起单粒子翻转（ＳＥＵ）率预计的基础是地面粒子加速器模拟试验数据、卫星轨道的粒子辐射环境模型和高能粒子与器件相互作用模型。引起ＳＥＵ的空间辐射粒子包括银河宇宙射线、太阳宇宙射线和地磁俘获粒子。高能粒子通过电离产生多余电子－空穴对引起ＳＥＵ。介绍了计算轨道中ＳＥＵ率的程序ＣＲＥＭＥ。以８０Ｃ３１微控制器为例,根据串列静电加速器地面模拟试验结果,进行了在轨ＳＥＵ率预计。     

人们为何能够放下担忧而爱上粒子加速器

正如果把身体探进粒子加速器会发生什么?这一情景像是漫威公司出品的一个不怎么讨喜的漫画开头,却恰好反映了我们对辐射、人体脆弱性以及物质本质的直觉。粒子加速器帮助物理学家通过在强磁场中加速亚原子粒子并跟踪其碰撞后产生的相互作用来进行研究。通过探索宇宙的种种奥秘,对撞机已经融入我们的时代精神,并触发了我们的好奇和恐惧。早在2008年,欧洲核子研究组织(CERN)被控通过大型     

宇宙起源新说

我们探知的宇宙是一个巨大而古老的大杂烩,其中充斥着形形色色的粒子,不同波长的光波和其他奇异的物质。但是宇宙学家们认为它并不是一直就是这样。大约140亿年前,当宇宙刚刚诞生几微秒的时刻,宇宙是由叫做“夸克—质子构成块”的亚原子粒子组成的温度极高的一锅“过热汤”,其均匀程度之高使现代法国厨师也自愧不如。卓越的宇宙学家迈克·特纳花了大半辈子的精力致力于宇宙演化问题的研究,想弄清宇宙是如何从原始的“夸克汤”演变成现在星系分布的气泡状结构的。所谓星系分布的气泡状结构,是指观测到的星系分布在巨大气泡的表面,而气泡里面…     

追寻宇宙的曙光

宇宙到现在为止可能已经有137亿年的历史了。按照现在的主流观点，宇宙很可能是在一次爆炸中产生的，在爆炸中，产生了物质、时空以及法则。灼热的宇宙在膨胀中渐渐冷却，形成了今天的宇宙。但是，宇宙形成之初经历了哪些细节我们却不清楚，而这正是科学家极力探寻的。     

宇宙中的暗物质粒子

且看宇宙是如何展示其“暗面”的：在美国明尼苏达州北部，在一个 800千米深的被废弃的铁矿里，一个超低温的晶体探测器捕捉到一个微弱的热脉冲，说明有某些重粒子撞击到了晶体原子。而其他仪器却一无所获，说明入侵者正是尚未被我们所认识的物质粒子。明尼苏达的这一事件是近几个月来的所有同类事件的其中之一。研究人员认为，要么是未知粒子撞击晶体产生频率激增，要么是普通粒子穿越了探测器。要是证明确有未知粒子穿越，那么，宇宙间的这些比可见物质重得多的暗物质即将揭开其神秘的面纱。 　　相同的实验将在 2000年夏季展开。某地设…     

大宇宙循环

当今学术界对于宇宙的观念，最基本的便是大爆炸理论，该理论为我们勾画出宇宙的轮廓，从而成为学术界的经典理论。然而，宇宙似乎永远都是一个最深奥的难题，它的演化过程是科学研究的永恒主题，其中最引人注目的课题就是宇宙的诞生了。大爆炸理论对此是这样描绘的：宇宙是由“奇点”诞生而来。“奇点”是一个温度和密度奇高的神奇小点，在约１５０亿年前，“奇点”突然爆发，从而形成了现在这个宇宙。但是，这个“奇点”被描绘成体积为零、时间停顿的“点”，似乎是一个不可想像、不可思议的点，其本身是一个无限大与无限小相结合的矛盾体…     

宇宙创世之谜

死光之源在无垠太空的深处，潜藏着可怕的毁灭之光。毁灭之光所到之处，一切生命都被荡涤干净。毁灭之光是在无法想像的巨大物质爆发时产生的，在浩瀚的宇宙中，这种大爆炸每天都要发生几百次。多年来，科学家一直在探索这种死光的来源。现在，他们也许终于找到了答案，而这个答案也蕴含着宇宙创世的大秘密：宇宙是怎样诞生的？生命是如何出现的？当我们仰望夜空的时候，能看到满天繁星闪烁，然而，很多亿年前，宇宙并不是现在这个样子。那时的宇宙一片黑暗，没有生命，没有星星———那就是宇宙大爆炸刚刚止息之时。宇宙开始于１４０亿年前…     

太阳表面的丝状物

2012年8月底，一个太阳丝状物突然抛到宇宙中，产生一次高能的日冕抛射物质。这个丝状物已经在太阳不断改变的磁场上存在了几天，有些还在2天后抵达了地球，造成地球磁层改变而产生炫丽的极光。     

中微子有质量

美国《科学》杂志评选１９９８年世界十大科学进展，其中一项是中微子有质量的发现。这一发现有可能推翻某些物理学定律，其结果引起了激烈的争论：是否需要建立一个新的粒子理论？中微子是否是形成宇宙大部分质量的“暗物质”的一部分？在烦恼着宇宙论学者的众多难题中，最令他们苦恼的问题就是：宇宙的最终命运会怎样？是一直膨胀上去最后稳定下来呢，还是收缩成一个灾难性的火球而告终？答案取决于宇宙中物质的总量，也就是引力的大小。如果引力不够大，宇宙会无限制地膨胀下去；反之，如果引力过大，宇宙会以一种天体物理学家称为“大坍…     

神秘的宇宙失踪物质

在神秘的宇宙间有着许多我们人类未知的奥秘,而目前天文学家的一个最棘手的问题就是宇宙中深不可测的东西。他们对宇宙知之并不算少,但有些物质他们怎么也找不到。天文学家认为,他们知道太空中有多少物质,但是用任何一种仪器设备都发现不了它们。这就像是在你自己背的背包中装了一捆书,你都无法看到它们。2002年春天,一队天体物理学家发现,他们所相信存在而又发现不了的东西,可能是一些宇宙间的“失踪物质”,这些物质构成万物,而且能以好几种形式出现,如液体、气体或等离子体。天文学家曾检测过那些在太空中漂浮着的巨大而又不可见的热氢气…     

宇宙探索100问

29什么叫“宇宙免费午餐”?一些宇宙学家认为,大爆炸初期的宇宙就存在伪真空态,宇宙中的物质粒子就是从那种伪真空态中从“无”中产生的。一些宇宙学家进一步认为,量子引力理论也允许时间和空间自发地、没有原因地从“无”中产生,就像粒子自发地、没有原因地从“无”中产生一样,而不违反物理定律。根据量子引力理论的这些理论,包括物质、时间和空间在内的整个宇宙都是从“无”中产生的。因此,宇宙学家艾伦·古斯说:“人们常说没有免费午餐这回事,然而,宇宙本身就是一份彻底的免费午餐。”     

远古时期的“枪杀案”

在地球之外，是否存在着文明社会的生灵？对这个问题的回答越来越趋于肯定。而美国的什克罗夫斯基和卡尔·萨根教授几乎做出了十分“狂妄”的回答。他们认为，宇宙文明社会的历史在时间尺度上应该从出现无线电天文学和开始掌握宇宙航行算起。按照这样的Et历，地球这个文明社会的历史只有几十年时间，还处于十分低级的阶段。但是在宇宙中，处于高级阶段的文明社会至少有100万个，     

“实践四号”实践哪些项目

在地球大气层以外的茫茫太空之中,充满了带电粒子,它占整个宇宙物质的99.9％以上。地球也处于带电粒子的包围之中:紧紧包裹着地球的高能带电粒子组成了“辐射带”,低能带电粒子组成了“电离层”、“等离子体层”和“太阳风”。     

天有双“日”

１９９９年４月１５日将成为天文史上值得纪念的一天。美国旧金山州立大学的科学家在这一天宣布，他们第一个发现太阳系以外的一颗恒星，有多个行星围绕其运转。这是人类首次获得直接证据，证明太阳系在宇宙不是“孤家寡人”。参与此次研究的黛布拉·费希尔说：此次发现表明，银河系２０００亿颗恒星中可能有不少会有多颗行星。曾几何时，人类把地球封为宇宙的中心，认为其他天体都在绕着地球转。后来哥白尼、伽利略发现地球绕着太阳旋转，于是提出太阳中心说。但现在一般人都知道，太阳也并不是宇宙的中心。中国民间传说中的“好汉”阿凡提…     

中国空间站的高能宇宙辐射探测设施

大量的天文观测证据表明,暗物质不但存在,而且主导宇宙的物质分布。但是目前人类对于暗物质粒子的性质还几乎一无所知,关键就在于还没有探测到暗物质粒子,这是人类对宇宙认识的重大缺憾之一。现代物理学理论的有些模型预言了种类繁多的候选暗物质粒子,但是无法明确说明哪种粒子就是暗物质粒子,所以最终探测到并且测量暗物质粒子的性质将能够对于基础物理学理论的发展起到巨大的推动作用。     

2 AU以内的“渐进型”太阳高能粒子事件模拟

太阳高能粒子（Solar Energetic Particle,SEP）事件是影响地球空间以及深空辐射环境的主要因素之一。“渐进型”太阳高能粒子事件中的高能粒子主要来自于日冕物质抛射（Coronal Mass Ejection,CME）所驱动的激波扩散加速（Diffusive Shock Acceleration,DSA）过程。CME驱动的激波在行星际的传播过程中,其结构不断演化,进而影响到高能粒子的加速过程。本文利用二维太阳高能粒子加速和传播模型,对发生于2014年4月18日的太阳高能粒子事件实例进行了数值模拟。模型考察了黄道面上2 AU的距离以内包含地球所在位置的4个不同点,分别计算了每个点上高能粒子的通量。数值模拟的结果表明：黄道面内不同位置的观察点,与激波波前的磁力线连接不同,从而导致观察点处高能粒子的通量有着显著的差异。该模型的计算结果可以为深空探测计划开展辐射环境研究提供必要的输入。     

蒸发行星

从图中可以看到HD209458b行星正在蒸发中，因为它太靠近它的母恒星，因此它的大气层被加热，并逸散到宇宙的空间中。有些天文学家努力研究这个遥远的行星系统，他们现在相信，他们已经在这个行星释放出来的气体中找到了水蒸气，     

宇宙探索十六、宇宙大爆炸和宇宙暴涨

大爆炸的最初过程所谓“宇宙大爆炸”,是指“宇宙蛋”或“宇宙火球”的最初膨胀过程。目前认为,宇宙有过两次爆炸,第一次的爆炸规模较小,第二次爆炸的规模要大得多,叫“宇宙暴涨”。宇宙大爆炸是时间的起源,在开始爆炸的那一刻为零时零秒。到10-43秒时,温度为1032K,尺度为10-33厘米,4种基本力还是统一的超力,只有能量,没有物质,整个宇宙为量子不确定性所主宰,被称为“大统一时期”或“普朗克时期”。到10-36秒时,温度降至1029K,各种粒子开始从能量中产生出来。由于温度极高,粒子的能量和运动速度如此之大,在碰撞中会产生更多的正、反粒子对…     

奇异的宇宙空间

茫茫宇宙原属空间形态，时空一体，然而善于“运动”的物质顺应“潮流”而后来居上，竟使这位“忠厚”的空间长者退避三舍，退居为次要的配角地位。纵观全局，种类繁多的物质不可谓不重要，但倘若寻根究底地考察一番，就会发现尽管物质早已在舞台中心占尽了辉煌，却依然无力回天，依然改变不了空间之第一性的历史地位。现代电子计算机的结构无论怎样复杂，其工作原理仍是简单的“０”和“１”；同理广袤的宇宙和宇宙间的物质无论怎样变化，其最基本的存在方式也不过是“有”和“无”。在本体宇宙中，空间是独立的。就是说空间离开物质仍然可…