第十章辐射效应
核辐射效应
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生活常识分享核辐射效应
导语：核爆炸头10几秒内放出的中子和射线对生物体、电子器件和其它物体的核辐射防护杀伤破坏作用及效果。
由于中子和射线具有很强
核爆炸头10几秒内放出的中子和射线对生物体、电子器件和其它物体的核辐射防护杀伤破坏作用及效果。
由于中子和射线具有很强的贯穿能力，又称贯穿辐射效应。
早期核辐射主要由弹体内核反应产生，或从裂变产物中释放，或由中子与空气作用产生。
早期核辐射对人员和物体的损伤程度取决于吸收剂量（即单位质量的物质吸收射线的能量），其单位为戈［瑞］，指每千克受照射物质吸收一焦［耳］射线能量的吸收剂量。
早期核辐射可直接或间接使物质电离，造成辐射损伤，其主要杀伤破坏对象是人员和电子器件。
人员在短时间内受到1戈瑞以上剂量照射时，会发生急性放射病；电子器件在大剂量或高剂量率作用下会引起瞬态干扰和永久损坏；瞬发射线可引起核电磁脉冲、内电磁脉冲和系统电磁脉冲；中子还会使某些物质产生感生放射性；射线会使摄影胶片感光和光学玻璃变暗等效应。
早期核辐射的强度由于空气吸收，随距离的增加衰减很快，即使千万吨梯恩梯当量级的大气层核爆炸，早期核辐射的杀伤破坏事半径也不超过4公里。
早期核辐射穿过物体时期强度将被削弱，可用一定厚度的物质来防护，工事和重型兵器本射对早期核辐射效应都有一定的防护作用。
辐射效应
科学委员会，1955年建立
ICRP C1 BEIR 电离辐射生物效应委员
4
会 美国
RERF 放射线影响研究所 日本， 1945年原爆 1947年、1948年广岛、长崎 成立ABCC（原子弹灾害调查 委员会）， 1975年改组为RERF 原爆 生物效应及有关研究
5
ICRP概况 成立于1928年，当时名称为
38
与大量关于体外旁效 应的研究资料相比， 体内旁效应的研究要 少得多。
39
对于在旁效应研究中所应用的α 粒子和 其他高LET辐射，每通过1个α 粒子对细 胞核产生的剂量估计为130~500mGy，对 于低LET辐射来说（假定RBE为3），其 与高LET辐射相应的剂量则可能是 0.39~1.5Gy。因为一个α 粒子穿过受照 细胞产生的旁效应是受照细胞的直接效 应的1/3到1/5，这样人们就可以认为， 在低LET辐射的小剂量范围内（小于 100mGy）可能观察不到这种旁效应。
全标准的倾向；
2.改善建议书的表达，使其准确易懂； 3.在与新科学资料相一致的同时尽量保持建议书
的稳定性。
11
ICRP 60号出版物以后发表的政策性导则（13个） Pub 62 (1993) 生物医学研究中的放射防护 Pub 63 (1993) 放射应急中保护公众的 原则(陈慧莉,张延生译, 吴德强校,北京:原子能出版社,1997) Pub 64 (1993) 潜在照射的防护概念框架(陈竹舟,潘自强校, 北京:原子能出版社,1997) Pub 65 (1994) 住宅和工作场所氡-222的防护(李素云译,周永增校, 北京:原子能出版社,1997) Pub 73 (1997) 医学中放射防护与安全 Pub 75 (1998) 工作人员辐射防护的一般原则 Pub 76 (1998) 潜在照射的防护:对选定辐射源的应用 Pub 77 (1998) 放射性废物处置的放射防护方针 Pub 81 (2000) 用于长寿命固体放射性废物处置的辐射防护建议 (赵亚民译,潘自强校,2001辐射防护) Pub 82 (2000) 在持续辐射照射情况下公众的防护—委员会辐射 防护体系应用于由天然源和长寿命放射性残存物引 起的可控制辐射(叶常青译,夏益华校,2001,辐射防护)
管理学知识：辐射效应是什么？
管理学知识：辐射效应是什么？ 什么是辐射效应?辐射效应是指射线同物质的相互作⽤。
所有的射线，不管它是带电的或是不带电的，也不管是粒⼦还是电磁波，它们都能与物质发⽣相互作⽤，当它们穿过物质时，或者是被物质部分地或全部地吸收，或者是从⼀定厚度的物质中穿透出去。
下⾯是店铺为⼤家收集整理的管理知识，⼀起来看看吧! 什么是辐射效应 辐射效应是指射线同物质的相互作⽤。
所有的射线，不管它是带电的或是不带电的，也不管是粒⼦还是电磁波，它们都能与物质发⽣相互作⽤，当它们穿过物质时，或者是被物质部分地或全部地吸收，或者是从⼀定厚度的物质中穿透出去。
经济辐射效应是指以城市为经济发展的基点，通过其较强的经济、⽂化、科技、教育、⼈才等资源优势，带动周围乡村经济、⽂化、教育、科技等的发展。
辐射效应的分析——奥运效应 2008年北京奥运会，从2003年进⼊“奥运全⾯建设”起，经过4年的准备，2008奥运会对北京及周边城市的经济发展究竟做出了哪些贡献?哪些产业和企业能够直接分得⼀块“奥运蛋糕”，⼜有哪些⾏业和企业可以利⽤奥运商机做⼤做强?北京奥运经济研究会的相关专家表⽰，奥运投资的效应初步体现在拉动北京GDP、提供就业岗位等⽅⾯;⽽奥运结束后仍对旅游、物流等⾏业产⽣较⼤的带动作⽤。
北京承办奥运会，除了对北京本地的经济具有明显提升作⽤外，对京外地区的辐射作⽤也不可低估。
据测算，投⼊100亿元，对北京之外地区的影响为40%左右。
2008年奥运会，除北京之外，还有青岛、⾹港、天津、秦皇岛、沈阳和上海6个项⽬城市，其中5个城市都位于环渤海区域内。
潘璠认为，通过协办奥运，可以提升整个区域内的产业结构⽔平，提升区域内城市基础设施⽔平，推动区域内旅游业发展，加强区域经济合作，为发展奥运经济，推动⾸都向现代化国际⼤都市迈进有重要意义。
1、拉动GDP加速增长 奥运投资对国民经济的带动作⽤最主要体现在“乘数效应”上。
与奥运会直接或相关的产业只有50多项，包括建筑、建材、信息产业、现代制造、服务业等。
辐射效应
• 剂量率：样品在单位时间内吸收的剂量
辐射环境
• 核爆炸辐射环境：x射线，中子，γ射线 • 空间环境：宇宙射线、范艾伦带、极光辐射和太阳耀斑 • 模拟源环境：中子剂量， γ和X射线总剂量等 • 核动力辐射环境：核电站、核潜艇等产生的辐射环境 • 其他辐射环境：正负离子对撞机等在运行时
分立器件的辐射效应
• 二极管 • 双极晶体管 • 异质结双极晶体管（HBT） • MOS场效应晶体管 • 太阳能电池
Vf
( )
eR P0
Vf (0)
Vf
( )
eR n0
Vf (0)
二极管
双极晶体管
• 中子辐射：降低基区少数载流子寿命，从而降低器 件的电流增益
• 中子辐射在集电区引起载流子的去除效应，增加了 集电区电阻，饱和压降增加，漏电流增加。对于功
第九章辐射效应
辐射环境，辐射效应，辐射的加固
辐射效应的基本情况
• 核辐射的发展简史
– 国外情况 – 国内情况
• 研究对象与方法 • 描述辐射效应的几个物理量
– 中子注量 – 总剂量 – 剂量率
发展简史
• 国外
– 20世纪50年代，研究各种材料在辐射场中性能的 变化
– 1968年美国出版了半导体辐射方面的专著 – 1964年成立辐射效应委员会，并每年一次学术会
影响软误差率的因素
• 软误差率（%/1000器件小时）与α射线通 量（ α/cm2小时）成直线关系
• 临界电荷与鉴别信息“1”，“0”的电压差成 正比，与软误差率近似成反比关系。
• 集成度和几何尺寸，集成度高，临界电荷 减小，软误差率增加
• 收集效率
Qcrit ox A V
辐射的生物学效应
辐射的生物学效应辐射是指电磁波或粒子在空间中传播的过程。
辐射可以分为自然辐射和人为辐射两类。
自然辐射来自地球和宇宙空间中的放射性物质，包括地壳中的放射性元素和宇宙射线。
人为辐射主要来自核能厂、医疗设备、工业过程和矿业活动等。
辐射对生物体有一定的生物学效应，这是由于辐射能量的吸收和离子化作用导致的。
辐射对生物体的生物学效应可以分为短期效应和长期效应两类。
短期效应是指在辐射暴露后短时间内出现的生理和生化变化，如辐射烧伤、恶心呕吐、血液系统损伤等。
长期效应是指在辐射暴露后较长时间内出现的慢性疾病，如白血病、癌症、遗传突变等。
辐射对生物体的主要作用机制是通过与生物体组织中的分子相互作用而产生的。
辐射的能量可以导致电离，即从原子或分子中移去电子，形成离子。
离子的产生会导致化学反应的改变，从而影响生物体内的生化过程和细胞功能。
此外，辐射还可以直接破坏DNA的结构，导致遗传物质的变异和突变。
辐射对生物体的影响与辐射剂量和辐射类型有关。
辐射剂量是衡量辐射能量吸收量的指标，单位为格雷(Gy)。
辐射剂量越高，对生物体的影响越大。
不同类型的辐射对生物体的影响也不同。
比如，阿尔法射线在空气中传播距离较短，对生物体的伤害主要局限于皮肤表面。
而伽马射线能够穿透物质，对生物体内部组织造成较大伤害。
辐射对生物体的影响还与生物体自身的特性有关。
不同种类的生物体对辐射的敏感性也不同。
比如，辐射对细菌和真核生物的影响较大，而对一些耐辐射的生物体如放射线线虫和放射线细菌的影响较小。
为了保护生物体免受辐射的伤害，人们采取了一系列的防护措施。
对于工作在辐射环境下的人员，应根据辐射剂量限值和防护标准进行个人剂量监测和防护。
同时，应加强辐射监测和事故应急救援体系的建设，及时发现和应对辐射事故。
此外，还应加强公众的辐射知识教育，提高公众对辐射的认识和防护意识。
辐射对生物体具有一定的生物学效应，包括短期效应和长期效应。
辐射的生物学效应与辐射剂量、辐射类型和生物体自身的特性有关。
传输原理辐射换热
可据钢坯的颜色来判断其温度，钢坯在加热过程中当： 无变化：低于500℃ 暗红：600℃左右 鲜红：800--850℃左右 桔黄：1000℃左右 白炽：1300℃左右
5. 兰贝特定律－黑体辐射能在空间的分布
(1)定向辐射强度 （辐射强度） ——单位时间，单位立体角内，与发射方向垂直的单位面积 上辐射的能量。
Ip
dQ p dF cos d
W/m 2 Sr
Qp－任意p方向(与法线夹角) 上辐射的热流率
Fs 2 r
－立体角（球面上表 面积与球半径平方之 比）。
(穿透率)
令 Q
Q
(吸收率)
(反射率)
则α+ρ+τ=1 固体、液体，1μm～1mm之间可以完成吸收，实际厚度一般 远大于此，可以认为固液体不能透过热辐射，即α + ρ = 1
二、黑体辐射
1. 黑体 吸收率α＝1的物体叫绝对黑体，简称黑体。 反射率ρ＝1的物体叫镜体。(漫反射，绝对白体) 穿透率τ＝1的物体叫透明体。 2. 辐射力 (E) 单位时间内，单位表面积向表面半球空间所有方向发射 的全部波长的总辐射能。(W/m2)
2. 实际物体的吸收特性
实际物体的吸收率取决于辐射方向、波长、物质种类、 表面温度及表面状况等。 定义：单色吸收率 ——对某一波长辐射能的吸收率。 P.226 图10－9（玻璃吸收率－温室效应、激光加工）
3. 灰体
定义：单色吸收率和单色黑度与波长无关的物体
即：＝ ＝const
2 0
物理学中的电磁辐射与辐射效应
物理学中的电磁辐射与辐射效应太阳是地球上生命存在的基础，但是阳光中所含的电磁辐射也会对生物体产生一定的影响。
在物理学中，电磁辐射指的是一种能量传播的方式，它由电场和磁场相互作用而产生。
而辐射效应则是指电磁辐射对物质或生物体的作用和影响。
在这篇文章中，我们将探讨物理学中的电磁辐射与辐射效应。
首先，我们来了解一下电磁辐射的基本性质。
电磁辐射主要由电磁波构成，它包括了广义的辐射能量，从无线电波、微波到可见光、紫外线、X射线和γ射线等等。
电磁波的特点是能在真空中传播，并且速度是光速，即299,792,458米/秒。
而不同波长的电磁波对物质和生物体的影响也不尽相同。
例如，γ射线的波长较短，能量较高，对细胞组织具有较强的穿透力，可能会造成较大的伤害。
了解了电磁辐射的基本性质后，我们来看看辐射效应。
辐射效应是指电磁辐射对物质或生物体的作用和影响。
当电磁波照射到物质上时，会产生一系列的相互作用，导致物质发生变化。
这些变化可以是温度上的变化、化学反应的发生以及生物体的损伤等。
例如，日常生活中我们用的微波炉就是利用了微波的辐射效应，将微波能量转化为食物的热能，从而使食物加热。
除了微波炉以外，辐射效应还有许多其他的应用。
在医学上，X射线被广泛应用于诊断和治疗，通过照射患者的体内，可以获取到体内器官的影像。
在工业中，电磁辐射还可以用于材料表面的处理，如涂覆、烧结等。
同时，辐射效应还被应用于能源的开发，如太阳能电池等，通过将太阳光辐射转化为电能。
但是，虽然电磁辐射与辐射效应在许多方面都具有重要的应用，但同时也需要注意它们对人体健康的潜在风险。
长期暴露在辐射源旁可能会对人体造成一定的损害。
例如，长时间的电脑使用、手机使用以及电视机辐射等都可能对眼睛和大脑产生不利影响。
此外，一些特定波长的电磁辐射如紫外线可以引起皮肤癌等疾病。
因此，保护人体免受电磁辐射的损害是非常重要的。
在对抗辐射的过程中，科学家和医生已经采取了一系列的防护措施。
辐射生物学效应
辐射生物学效应辐射是一种既普遍又复杂的现象，它存在于人类生活的各个方面，包括医学诊断与治疗、核能发电与核武器等。
然而，辐射对生物体的影响一直是一个备受关注的话题。
辐射生物学效应指的是辐射对生物体的影响，无论是人类还是其他生物，在接触辐射后都会产生一系列的效应，这些效应可以是立即发生的，也可以是在长期暴露后出现的。
了解辐射生物学效应对于制定辐射保护方针以及提高辐射工作者和公众的安全意识至关重要。
辐射生物学效应通常可以分为两种类型：短期效应和长期效应。
短期效应是指辐射暴露后立即发生的效应。
最常见的短期效应是急性辐射综合征。
当人体暴露于极高剂量的辐射时，会出现恶心、呕吐、头痛、放射性灼伤等症状。
这些症状是由于辐射破坏细胞和组织，导致正常的生理过程受到干扰所致。
此外，短期效应还包括辐射性白内障、皮肤损伤等。
这些效应在暴露后很快出现，并且与辐射剂量密切相关。
长期效应是指辐射暴露后较长时间内才能观察到的效应。
最为常见的长期效应是癌症。
研究表明，辐射可以导致细胞的遗传物质DNA受到损伤，这种损伤可能会导致细胞突变并发展成癌症。
放射性物质如镭、铀、钚等被认为是致癌物质，并且长期暴露于这些物质中会增加罹患癌症的风险。
除了癌症，长期效应还包括遗传损伤和生殖受损。
辐射对遗传物质的损伤可能会导致畸形儿的出生或遗传基因的突变。
此外，辐射还可能对生殖系统造成损害，例如导致不育或生育能力降低。
这些效应需要经过一定时间的观察和研究才能确凿地证明。
虽然辐射生物学效应的机制非常复杂且不完全清楚，但科学家们已经确定了一些重要的原理。
首先，辐射的效应是剂量依赖的，也就是说，剂量越高，效应越严重。
这就是为什么放射性污染地区的居民更容易患癌症的原因之一。
其次，辐射的效应是累积的，长期的、低剂量的暴露可能会引起与高剂量短暂暴露相似的效应。
最后，不同类型的辐射对生物体的影响也不同。
例如，伽玛射线可以穿透人体，因此对内脏器官产生更严重的影响；而阿尔法射线难以穿透皮肤，因此对皮肤产生更直接的影响。
传热学-第十章
把单位体积内所包含的换热面积作为衡量换热器紧凑程度的 衡量指标，一般将大于700m2/m3的换热器称为紧凑式换热器， 板翅式换热器多属于紧凑式，因此，日益受到重视。
(4) 板式换热器：由一组几何结构相同的平行薄平板叠加所 组成，冷热流体间隔地在每个通道中流动，其特点是拆卸清 洗方便，故适用于含有易结垢物的流体。
1 通过平壁的传热
k K的计算1
1
1
公式？h1 h2
说明： (1) h1和h2的计算；（2）如果计及辐射时对流 换热系数应该采用等效换热系数(总表面传热系数)
单相对流：ht hc hr
(8-24)
膜态沸腾：ht43hc43hr43 (6-23)
hr
(T14 T24)
T1 T2
由于平壁两侧的面积是相等的，因此传热系数的数值无论 对哪一侧来说都是相等的。
2 通过圆管的传热
园管内外侧表面积不等，所以对内侧
而言和对外侧而言的传热系数在数值上不同的。先分析管长为L
的一段园管：见图(9-1)
传热过程包括管内流体到管内侧壁面， 管内侧壁面到管外侧壁面，管外侧壁面 到管外流体三个环节。
)dAx
t exp(kA)-1
(1)
k A
lntx t
kAx
Ax A
lnt kA
t
(2)
t exp(kA)
(3)
t
(1)+(2)+(3)
在固体微元面dA内，两种流体的换热量为:
d kd A t
对于热流体和冷流体:
dqmch hdth dthqm 1ch hd
dqmcccdtc dtcqm 1cccd
辐射效应名词解释
辐射效应名词解释
辐射效应，指在某种特定环境因素的影响下，不同层次、不同领
域中出现的相似现象和问题。
这种现象和问题通常是由于一个特定事
件或现象的发生而导致的，如一场自然灾害、新技术的出现、对环境
污染的处理等。
辐射效应在生活中随处可见。
例如，一场大规模的火灾发生后，
人们不仅要解决火灾损失的问题，还要考虑灾后重建、对生态环境的
影响等问题。
这就是辐射效应在环境方面的体现。
在经济领域中，如果某个行业发生了重大变化，其对其他行业产
生的影响也是辐射效应的体现。
比如，汽车工业对钢铁行业、油田开采、原材料供应等都会产生影响，从而形成辐射效应。
在人类社会中，辐射效应还表现在政治和文化方面。
一种新的领
导风格、新的社会思想、新的文化现象等都可能引起其他领域的变化。
例如，一位领导人的政策影响可能不仅在政治领域，还可能扩大至经济、文化等多个领域，从而形成辐射效应。
总而言之，辐射效应是一种多领域交叉的现象，它以某种事件或
者问题为核心，通过这个核心来影响整个社会。
了解辐射效应，可以
帮助我们更好地理解社会现象，并且做出更加明智的决策。
电离辐射效应
电离辐射效应
电离辐射效应可简单地定义为空气中电离状态的变化，当电荷在空气中漂移时，电离辐射效应就会发生。
它是由电子和离子在空气中来回碰撞而产生。
电离辐射是一种非常有用的能源类型，它可用来发射信号、控制火花电源和发射八虫汽车遥控信号，还可用来森林布控。
电离辐射的本质是一种电子和离子的流动，它是由电子和离子的相互作用产生的电场和磁场而驱动的，电子和离子可以在空气中以非常快的速度移动。
在物理学的角度来看，电离辐射是由电子和离子的不断碰撞产生的可以在电磁波波长范围内传播的电磁波，它可以穿过大气层传递到地球表面。
电离辐射在大气中有多种健康危害。
大气中的放射物，特别是电离辐射，可以进入人体内，导致肿瘤、癌症、慢性病等严重疾病，得出的结论是，电离辐射在大气层中存在的时间越长，它对人体的危害也就越大。
此外，电离辐射还可能造成种种电子设备和网络系统的破坏，导致通讯设备出现故障，而信息传递也可能受到影响，破坏电子设备最常见的原因就是电离辐射。
电离辐射还具有恒定的强度，可以以固定的强度传播，可将信号传输到距离地球较远的地方。
在进行不同用途的电离辐射监测时，需要充分考虑其影响的大气环境和对地球的影响，以确保安全性和健康性。
由于电离辐射的传播特性，它可以在一定程度上被用来进行大气中放射状况的评估。
因此，要想有效防范这种危害，必须进行有效的电离辐射监测和分析，以确
保大气环境的健康和安全。
总之，电离辐射效应是一种有用的能源，它可用来发射信号和控制火花电源，但同时，电离辐射也会对人体和环境造成潜在的危害。
因此，在利用电离辐射之前，应该细心进行电离辐射监测，以确保大气环境和地球的健康安全。
辐射效应
fT21 [g1m(CEB CCB )BECC ' ]1 fma x fT/8CCB rB
MOS场效应晶体管
• 中子注量：N/P沟MOS的电参数变化很小 • 总剂量：在氧化层一侧累积正电荷，使P型
MOS的负阈值电压更负 V GS q0 2 g to 2D x 1.9 21 0 8to 2D x
– 漏源电流过大 – 电路的噪声容限变小
• 剂量率
– 扰动：N沟/P沟的光电流，对输出电压产生影响 – 闩锁效应
大规模集成电路的软误差
• 是一种随机的非破坏性的误差，受封装材料α 射线的影响
• α粒子是失去两个电子的氦核，包含两个中子 和两个质子，是原子序数高的核素在放射性衰 变中放射出来的
• 其能量范围4-9MeV，在空气中的射程为29cm，在硅中的约16-65um
IRB：基区体复合电流 IRG：基极-发射极耗尽区的复合电流 Kf：中子辐射复合损伤常数
总剂量对双极器件的影响
• 电离辐射引起的氧化物中缺陷加图
• 漏电流 • 损伤退火 • 剂量率在基极-集电结产生光电流
异质结双极晶体管（HBT）
• 中子注量使E-B结内的复合增加，HBT的增 益下降
I B ( I B I S 0 )1 ( e q B x / m V E ) p ( I S k I 2 S) T e C ( q R x B / n V E p )k
• 剂量率：PMOS产生光电流
Ipd1.3 61 0 7IDSD S
– NMOS产生光电流与剂量率不完全成线性关系
CMOS集成电路辐射效应
• 中子注量：不灵敏，抗中子水平可达1015/cm2 • 总剂量:有四种失效模式
管理学知识：辐射效应是什么？
管理学知识：辐射效应是什么？什么是辐射效应辐射效应是指射线同物质的相互作用。
所有的射线，不管它是带电的或是不带电的，也不管是粒子还是电磁波，它们都能与物质发生相互作用，当它们穿过物质时，或者是被物质局部地或全部地吸收，或者是从一定厚度的物质中穿透出去。
经济辐射效应是指以城市为经济开展的基点，通过其较强的经济、文化、科技、教育、人才等资源优势，带动周围乡村经济、文化、教育、科技等的开展。
辐射效应的分析——奥运效应2022年北京奥运会，从2022年进入“奥运全面建设〞起，经过4年的准备，2022奥运会对北京及周边城市的经济开展究竟做出了哪些奉献?哪些产业和企业能够直接分得一块“奥运蛋糕〞，又有哪些行业和企业可以利用奥运商机做大做强?北京奥运经济研究会的相关专家表示，奥运投资的效应初步表达在拉动北京GDP、提供就业岗位等方面;而奥运结束后仍对旅游、物流等行业产生较大的带动作用。
北京承办奥运会，除了对北京本地的经济具有明显提升作用外，对京外地区的辐射作用也不可低估。
据测算，投入100亿元，对北京之外地区的影响为40%左右。
2022年奥运会，除北京之外，还有青岛、香港、天津、秦皇岛、沈阳和上海6个工程城市，其中5个城市都位于环渤海区域内。
潘璠认为，通过协办奥运，可以提升整个区域内的产业结构水平，提升区域内城市根底设施水平，推动区域内旅游业开展，加强区域经济合作，为开展奥运经济，推动首都向现代化国际大都市迈进有重要意义。
1、拉动GDP加速增长奥运投资对国民经济的带动作用最主要表达在“乘数效应〞上。
与奥运会直接或相关的产业只有50多项，包括建筑、建材、信息产业、现代制造、效劳业等。
奥运因素的注入将直接拉动这些产业的快速开展，对经济产生第一轮拉动;而这些行业的增长又需要其他与之密切相关的行业的支持，因而产生新一轮的经济拉动作用。
如此循环传导，奥运投资的乘数效应拉动了国民经济的整体增长。
由国家统计局北京调查总队队长潘璠、北京市统计局国民经济核算处处长魏小真等人执笔的一份报告显示，在2022-2022年的“奥运投入期〞内，北京市GDP的年均增长速度将到达11.8%，较“十五〞期间提高了0.8个百分点，其中2022年受奥运影响GDP的拉动幅度增长最大。
电离辐射的生物学效应讲解
一般从十分之几戈瑞至几戈瑞。
确定性效应剂量效应曲线特征
频率
12
10
8
6
4
2
0
0
1
2
3
4 剂量
25 20 15 10 5 0
1
2
3
4
剂量
（a） （b） （c）
病理情况阈值
5
严重程度
随机性效应
指发生的几率与剂量大小有关的效应。 特点：效应严重程度与剂量大小无关，没有阈值。 从辐射防护的角度来看，任何大小的电离辐射对
电离辐射生物学效应
广东省职业病防治院 苏世标
内容简介
概述 电离辐射的作用方式 辐射危害的机理 电离辐射的生物学效应 电离辐射对人体损伤效应的影响因素 放射工作人员健康标准
概述
随着X射线诊断学、介入放射学、核医学、放射治疗学等的 发展和普及，使医疗照射成为不断增加的最大人工电离辐射 照射的来源，在使用过程中，若管理不当，往往会引起一系 列的生物学效应问题。
受照 组织
睾丸
卵巢
眼晶 体
有害效应
暂时不育 永久不育
不育 可查出混浊
阈剂量
一次短时间照射（Sv）多年分次照射（Sv/a）
0.15
0.4
3.5—6.0 2.5—6.0 0.5—2.0
2.0 ＞0.2 ＞0.1
视力障碍（白内障）
5.0
＞0.15
造血机能低下
0.5
骨髓
再生障碍性贫血
1.5
＞0.4 ＞0.1
生物学效应
原发作用 继发作用
直接作用 间接作用
原发作用
标尺效应辐射效应
标尺效应辐射效应
标尺效应
指策略与策略之间从内容到效果的相互补充,互相促进的关系和效果。
在同一战略目标的统御度地发挥各种策略的优势功能，争取以策略间的互补性达到整体上的最佳效果。
策略的互补效应是衡量策略决策和实施的科学性的重要标尺。
辐射效应
辐射效应是专业术语，是指射线同物质的相互作用。
所有的射线，不管它是带电的或是不带电的，也不管是粒子还是电磁波，它们都能与物质发生相互作用，当它们穿过物质时，或者是被物质部分地或全部地吸收，或者是从一定厚度的物质中穿透出去。
经济辐射效应是指以城市为经济发展的基点，通过其较强的经济、文化、科技、教育、人才等资源优势，带动周围乡村经济、文化、教育、科技的发展。
辐射效应心理学
辐射效应心理学
辐射心理效应（radiation caused psychogical effect）个体经历真实的或传闻的核和辐射突发事件并对此应激事件认知评价后而出现的一系列以感觉、知觉、记忆、思维、情感、意志、个性及心身疾病等形式表现的心理和生理反应的总和。
这些反应可以是适应的，也可以是适应不良的。
核和辐射突发事件是由于人为失误、技术局限、设备故障或自然灾害等原因，致使核设施、核装置、核武器、核材料、放射性物质或其他放射源发生意外，造成或可能造成重大人员伤亡、财产损失、生态环境破坏和严重社会危害、危及公共安全的紧急事件。
不同类型的核和辐射突发事件可以引起人员确定性效应（如急性放射综合征、皮肤放射损伤）和随机性效应（如癌症、遗传效应），这些损伤效应与电离辐射作用有关。
还可引起与电离辐射作用无直接关系的常规损伤和心理效应。
核辐射效应
核辐射效应
核辐射效应是指核反应产生的辐射对物质和生物体的影响。
核辐射主要包括三种类型：α粒子辐射、β粒子辐射和γ射线辐射。
α粒子辐射是由α粒子组成的，它们是带有两个质子和两个中子的高能粒子。
由于质量较大，α粒子在空气中传播的距离较短，很容易被物质吸收。
当α粒子与物质相互作用时，会导致物质的电离和激发，影响化学键的稳定性，导致细胞和组织的损伤。
β粒子辐射是由β粒子组成的，它们可以是带正电的正电子或带负电的负电子。
β粒子的穿透能力比α粒子强，可以穿过一定厚度的物质。
当β粒子与物质相互作用时，同样会导致电离和激发，引起细胞和组织的损伤。
γ射线辐射是一种高能电磁波辐射，具有很强的穿透能力。
γ射线可以穿透物质并产生电离，对细胞和组织有很强的穿透力和杀伤力。
核辐射对生物体的影响主要包括遗传效应和生物学效应。
遗传效应是指辐射对生物遗传物质的基因组和染色体的损伤，可能导致基因突变和遗传性疾病。
生物学效应是指辐射对细胞、组织和器官的直接影响，可能导致细胞死亡、组织损伤和器官功能障碍。
核辐射对环境的影响也很严重，可以导致土壤、水体和大气中
的污染，影响生态系统的平衡和物种的生存。
因此，对于核辐射的控制和保护非常重要，包括在核设施中采取安全措施，避免辐射泄漏和事故发生，并在核辐射暴露高风险地区进行适当的监测和保护措施，以减少核辐射对人类和环境的危害。
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• 剂量率
大规模集成电路的软误差
• 是一种随机的非破坏性的误差，受封装材料α 射线的影响 • α粒子是失去两个电子的氦核，包含两个中子 和两个质子，是原子序数高的核素在放射性衰 变中放射出来的 • 其能量范围4-9MeV，在空气中的射程为29cm，在硅中的约16-65um • 在物质中近似直线形式前进，分散性小 • 几乎所有的封装材料都含有α粒子的放射源
• 当γ射线射入半导体材料，部分光子能量被材料吸 收和引起电离，激励出电子，且在材料内产生空穴 -电子对，随着辐射强度的增加，空穴-电子对也随 时间按比例变化 • 光电流 i p ( t ) qAXgD( t )
剂量率效应
A : P N结结面积 X： P N结结宽度 g：产生率 D（ t）： 剂量率函数
– 采用薄基区：减小W，横向几何尺寸，浅结扩散
MOS器件的抗辐射加固技术
• 合理选择栅介质材料
– Al2O3，Si3N4， Al2O3 /SiO2， Si3N4 /SiO2， 掺Al或Cr的SiO2等 – 干氧氧化的纯净SiO2膜
• 栅氧化工艺的选择：热生长温度，退火温度及 时间等的选择很关键 • 减少栅氧化层厚度 • CMOS电路采用绝缘体衬底材料 • 管壳上涂敷抗辐射涂层：在管壳上涂铅或钽，将 • 采用真空封装
位移效应对半导体参数的 影响
• 载流子去除效应：降低半导体材料的纯杂质浓度
n ( ) n (0) n
– 场效应晶体管，耿氏体效应器件，整流和开关二极管， 稳压二极管等
位移效应对半导体参数的 影响
• 降低载流子的迁移率
1 1 1 A t [1 exp(E T E f ) / kT] ( ) I L Bt
• 辐射效应作用的对象和过程不同，采用的加固 措施也不同
双极晶体管的抗核加固技术
• 减少产生辐射效应的体积 • 降低少数载流子寿命 • 降低饱和压降：采用外延层结构，降低集电区 电阻率 • 表面钝化：三氧化二铝，氮化硅等 • 采用真空封装和加保护涂层 • 使器件在hFE~I关系曲线的峰值附近工作 • 辐射筛选：预辐照，然后退火，消除损伤后使 用
– NMOS产生光电流与剂量率不完全成线性关系
CMOS集成电路辐射效应
• 中子注量：不灵敏，抗中子水平可达1015/cm2 • 总剂量:有四种失效模式
– 逻辑电路的开关状态失效 – 由于上升和下落时间的增加，电路达不到要求的速 度 – 漏源电流过大 – 电路的噪声容限变小 – 扰动：N沟/P沟的光电流，对输出电压产生影响 – 闩锁效应
第九章辐射效应
辐射环境，辐射效应，辐射的加固
辐射效应的基本情况
• 核辐射的发展简史
– 国外情况 – 国内情况
• 研究对象与方法 • 描述辐射效应的几个物理量
– 中子注量 – 总剂量 – 剂量率
发展简史
• 国外
– 20世纪50年代，研究各种材料在辐射场中性能的 变化 – 1968年美国出版了半导体辐射方面的专著 – 1964年成立辐射效应委员会，并每年一次学术会 议（IEEE出版核科学会刊） – 欧洲是核辐射研究的另一个发展中心 – 20世纪60年代，原电子部14所开始材料和器件的 辐射效应研究 – 1979年成立核电子学与核探测技术学会 – 1980年在成都召开了第一次抗辐射学术会议
• 研究方法
描述辐射效应的几个物理 量
• 中子注量：在给定的时间间隔内进入空 间某点为中心小球体的中子数除以球体 最大截面积的商
• 总剂量：样品在受辐射期间内吸收的累 积剂量 • 剂量率：样品在单位时间内吸收的剂量
辐射环境
• • • • • 核爆炸辐射环境：x射线，中子，γ射线 空间环境：宇宙射线、范艾伦带、极光辐射和太阳耀斑 模拟源环境：中子剂量， γ和X射线总剂量等 核动力辐射环境：核电站、核潜艇等产生的辐射环境 其他辐射环境：正负离子对撞机等在运行时 可产生附带的x射线
二极管
R Vf ( ) P0 e Vf (0) R Vf ( ) n0 e Vf (0)
双极晶体管
• 中子辐射：降低基区少数载流子寿命，从而降低器 件的电流增益
• 中子辐射在集电区引起载流子的去除效应，增加了 集电区电阻，饱和压降增加，漏电流增加。对于功 率器件和高反压器件尤其明显
– 当中子辐射在半导体材料内引入缺陷后，这 些缺陷可作为载流子的散射中心，有效地降 低载流子的迁移率。
电离效应
• 对MOS和双极器件或材料的表面性能产 生影响；也可使器件或电路产生光电流， 引起电路扰动，严重时引起器件闩锁或 烧毁 • 引起软错误或硬失效 • 分类
– 总剂量效应 – 剂量率效应 – 单粒子效应
I RB I RG 1 1 (1 / h FE ) h FE ( ) h FE (0) IC b K f
IRB：基区体复合电流
IRG：基极-发射极耗尽区的复合电流
Kf：中子辐射复合损伤常数
总剂量对双极器件的影响
• 电离辐射引起的氧化物中缺陷加图
• 漏电流 • 损伤退火 • 剂量率在基极-集电结产生光电流
异质结双极晶体管（HBT）
• 中子注量使E-B结内的复合增加，HBT的增 益下降
IB (IB0 IS1 )exp(qVBE / mkT) (IS2 ISCR )exp(qVBE / nkT)
• 总剂量辐射后，器件的增益下降，fT和fmax 也下降
fT 1 1 ' [ (C EB C CB ) B E C C ]1 2 g m f T / 8C CB rB
降低软误差率的措施
• 增大临界电荷 • 改变结构设计
– 在基片表面附近设置电位势垒，推迟和减少 电子或空穴集中到电路节点 – 采用SOI结构 – 降低少数载流子寿命 – 引入载流子收集区和分散区
半导体器件的核加固
• 核加固的基本方法
– 利用全新的抗辐射元器件（包括采用新材料和新结 构 – 对现有器件进行改进 – 中子注量：缩小产生辐射效应的体积，缩短少子寿 命，降低对辐射的敏感程度 – 总剂量效应：改善表面氧化层 – 剂量率：减少产生辐射效应的体积，尽量减少反偏 pn结的大小并降低反偏电压；在电路中采用合理的 设计，加补偿回路和限流保护电阻等
影响软误差率的因素
• 软误差率（%/1000器件小时）与α射线通 量（ α/cm2小时）成直线关系 • 临界电荷与鉴别信息“1”，“0”的电压差成 正比，与软误差率近似成反比关系。
• 集成度和几何尺寸，集成度高，临界电荷 减小，软误差率增加 • 收集效率
Qcrit
ox
d ox
A V
辐射损伤机理
• 位移效应 • 电离效应 • 剂量增强效应：x射线或低能γ射线射入不同原子
序数材料组成的界面时，在界面较低原子序数材料内 将产生剂量增强，与入射的方向无关，导致在相同剂 量下，x射线对器件的损伤比核爆炸γ射线等要严重
• 低剂量率效应：剂量率小于0.0167Gy/s
位移效应
• 中子不带电，穿透能力强，与原子核产 生弹性碰撞，形成晶格中的间隙原子
• 国内
研究对象与方法
• 主要是辐射环境中的材料、元器件、集成电路 和电子系统 • 热门课题
– 新型抗辐射器件Si/SiO2界面因辐射产生的俘获电 荷和界面态理论 – 亚微米器件SOS和SOI抗辐射隔离技术 – 空间和靠近地面大气的单粒子环境和效应，高能中 子引起CPU等ULIC的闩锁 – 双极，异质结器件及其IC的辐射效应
• 空位与杂质结合，使杂质不参与导电， 从而改变杂质浓度。 • 弗仑克尔缺陷：单原子位移 • 缺陷群：中子能量足够大
• 降低少数载流子的寿命：辐照形成的缺陷在禁带内 引入附加能级，增加了复合的几率
1/ ( ) 1/ (0) k – 双极晶体管，硅太阳能电池，单结晶体管和硅可控整流 器
单粒子效应
• 对集成电路，单粒子进入产生发生软误 差，使存储单元的逻辑状态发生变化， 使集成电路产生扰动 • 如果单粒子通过SiO2栅氧化物时，引起 VLSI的MOS管的阈电压漂移，可能使 器件失效，比如14MeV的中子产生的缺 陷大小可与存储单元的尺寸比拟时。
分立器件的辐射效应
• • • • • 二极管 双极晶体管 异质结双极晶体管（HBT） MOS场效应晶体管 太阳能电池
f max
Байду номын сангаас
MOS场效应晶体管
• 中子注量：N/P沟MOS的电参数变化很小 • 总剂量：在氧化层一侧累积正电荷，使P型 MOS的负阈值电压更负 2
VGS qg 0 t ox D 2 1.92108 t ox D 2
• 剂量率：PMOS产生光电流
Ipd 1.36107 IDSS D
总剂量效应： 1、在界面附近的正电荷改变了SiO2/Si界 面势位，必须在栅上加负电压才能抵消界 面处正电荷层的影响，影响N沟MOS的阈 电压，
2、使SiO2/Si界面SiO2一侧约0.5nm的范 围内部分SiO2的价键断裂，引入界面态
3、如果表面用SiO2钝化，也会产生正电 荷俘获或界面态，这种表面电荷能降低少 数载流子寿命