717-SiC材料的中子和重离子辐照等效性研究-臧航

个人简介,2000.9,2004.9,2010.3,本科,博士,博士后,讲师,2013.3,博士“粒子物理与原子核物理专业”,“ZnO薄膜的离子束辐照注入改性研究”,博士后“SiC材料的重离子辐照效应研究”,zanghang手机Q:153939639地址：西安市咸宁西路28号，西安交通大学，北二楼715室,郑州大学,中科院近代物理研究所,西安交通大学,臧航,SiC材料的中子和重离子辐照等效性研究,臧航，贺朝会，张鹏，郭达禧，席建琦，杨涛，李涛，马梨西安交通大学，核科学与技术学院2013.7.17,目录,研究背景及国内外现状实验方法及技术路线SiC材料的中子和重离子辐照肿胀的对比研究不同辐照温度下缺陷变化规律辐照对力学性能变化的影响相关模拟计算研究研究成果研究团队,图1-1核燃料TRISO的SiC包层,碳化硅（SiC）材料具有优越高温力学性能、高温化学惰性、低感生放射性、低中子俘获截面等优点，可用于聚变堆、压水堆、高温气冷堆、空间抗辐射电子学、辐射探测器等，其辐射环境下的使役性能问题是其核能利用安全问题中最重要的组成部分之一。,一、研究背景及国内外现状,我国10MW高温气冷堆采用TRISO型包覆颗粒球形燃料元件，SiC层是其主要的承压层和屏蔽层。,1.1研究背景,图1-2ITER结构示意图,SiC复合材料是聚变堆第一壁材料的长远发展目标。,图1-3材料韧性-强度图,SiC材料具备高强度，但是具有固有脆性的缺点，因此其辐照环境下力学性能的变化研究具有重要的意义。,一、研究背景及国内外现状,1.1研究背景,图1-4不同入射粒子的非晶化阈值剂量与非晶化阈值温度温度,1.2国内外研究现状,一、研究背景及国内外现状,图1-5SiC材料经过中子辐照后热导率和辐照肿胀随辐照温度和辐照剂量的关系,图16中子或离子辐照SiC中产生缺陷类型与温度及剂量的关系,图17Ne离子注入样品及退火样品硬度-深度曲线,1.2国内外研究现状,一、研究背景及国内外现状,2.3MeVNe离子室温辐照6H-SiC，再热退火。,图1-8相对弹性模量变化随辐照温度的变化,弹性模量与其它力学量呈现不同的辐照行为。,一、研究背景及国内外现状,1.2国内外研究现状,图1-9硬度韧性等力学参数随辐照温度的变化,研究热点：在极端环境下（强辐射、高温，高压下）SiC的微观结构、力学性能、热学性能以及阻挡裂变产物性能的变化规律；各种辐射环境下SiC中辐照缺陷的形成、扩散和演化机理。研究现状：目前在低剂量下中子和重离子辐照SiC材料的结构变化研究较多，高剂量的中子辐照实验实现困难，缺少重离子辐照模拟中子辐照评价标准，间隙缺陷迁移温区的相关实验数据尤其是高剂量实验结果较少，重离子辐照样品的力学性能分析困难，辐照后断裂性能的研究较少。,一、研究背景及国内外现状,中子辐照时间长、成本高、样品有放射性和难分析的缺点，因此需要采用重离子来模拟中子的辐照损伤。,dpa为描述辐照损伤的单位1dpa为材料中原子平均移位一次,一、研究背景及国内外现状,图1-10不同粒子与钢相互作用的损伤,辐照等效性研究中子和重离子辐照在材料中能否产生相同的效应？多少中子dpa剂量和多少重离子dpa剂量辐照效应相近？重离子辐照：损伤快，射程短(微米量级)中子辐照：损伤慢，射程长(一般能穿透材料)因此重离子辐照实验宏观物理特性难以测量重要的物理特性：辐照肿胀、力学参数、热导率等,SiC材料的中子和重离子辐照肿胀的对比研究,一、研究背景及国内外现状,二、实验方法以及技术路线,辐照实验：在不同温度下采用重离子（4MeVKr、1.5MeVSi）辐照SiC样品（单晶、多晶），研究其辐照肿胀、缺陷形态以及力学性能的变化规律，和文献中的中子辐照数据相互对比。模拟计算：缺陷形态演化规律，位移损伤，辐照肿胀计算，多尺度辐照损伤的计算机模拟。,4MeVKr离子辐照SiC,2.1重离子辐照SiC实验方案,图2-14MeVKr离子入射SiC的损伤截面及离子浓度随入射深度的分布,二、实验方法以及技术路线,重离子辐照SiC实验,1.5MeVSi离子辐照CVD-SiC（多晶）实验,1.5MeVSi离子辐照SiC单晶实验,1.5MeVSi离子辐照SiC单晶实验（高温辐照）,二、实验方法以及技术路线,X射线衍射分析白光干涉测量,晶格常数肿胀台阶,X射线衍射仪,白光相干相关轮廓测量仪,2.2样品测量方法,二、实验方法以及技术路线,纳米压痕仪：硬度、弹性模量等Raman：缺陷、结构AFM：表面形貌TEM：缺陷、形貌、成分、结构高分辨光学显微镜：压痕形貌,TEM,AFM,Raman,纳米压痕仪,高分辨光学显微镜,2.2样品测量方法,二、实验方法以及技术路线,二、实验方法以及技术路线,重离子在SiC中入射深度较短，肿胀的高度较低，且入射深度较难准确定位，肿胀率如何测量？,困难,？,辐照肿胀是材料辐照特性的一个重要的参数,三、SiC材料的中子和重离子辐照肿胀的对比研究,汇总SiC在中子辐照下晶格畸变率、肿胀率与温度的关系,辐照温度介于250-500，肿胀率和晶格畸变率相近。重离子辐照样品的肿胀率较难精确获得，但是晶格畸变容易获得。,三、SiC材料的中子和重离子辐照肿胀的对比研究,为了解决辐照肿胀难以测量的问题,重离子辐照SiC（250500）通过XRD获得晶格常数畸变率；通过三维轮廓仪进一步确定肿胀高度，与XRD结果相互印证。,离子束,垫片,辐照肿胀,通过台阶高度获得肿胀大小,实验方案,三、SiC材料的中子和重离子辐照肿胀的对比研究,实验结果,三、SiC材料的中子和重离子辐照肿胀的对比研究,实验结果,三、SiC材料的中子和重离子辐照肿胀的对比研究,建立一种精确获得SiC材料中重离子辐照肿胀测量方法,三、SiC材料的中子和重离子辐照肿胀的对比研究,辐照等效性讨论辐照缺陷形态重离子和中子在和材料相互碰撞后都是产生大的团簇型缺陷损伤，和轻粒子（质子、电子）辐照材料产生独立的弗伦克尔缺陷对和小的团簇相比，在辐照缺陷形态方面相似性上，重离子辐照更有优势，本实验中重离子辐照产生的饱和肿胀率随辐照温度升高而降低，和中子辐照实验规律一致，说明中子和重离子辐照效应具有相似性。沉积离子的影响F.A.Garner报道了5MeVNi辐照不锈钢实验中，在射程末端注入的Ni离子造成的间隙缺陷盈余由于和空位缺陷相互复合减缓了空洞肿胀的产生，虽然离子射程的末端为损伤峰值区域，但实际该区域的辐照肿胀较低。由于SiC中C空位和Si空位迁移激活能较高，在300600范围内不会发生空洞肿胀，在该温度范围内辐照肿胀主要由缺陷和缺陷的团簇造成，因此本文中对SiC的重离子模拟中子辐照的等效性讨论不受该因素影响。,三、SiC材料的中子和重离子辐照肿胀的对比研究,中子实验结果,重离子实验结果,汇总文献中的结果,结论：重离子可以模拟中子辐照损伤，在250-500辐照区间内，重离子需要略高于中子的辐照剂量，能达到饱和肿胀，且重离子的饱和肿胀值要略高于中子。,JournalofNuclearMaterials,433(2013)378-381,三、SiC材料的中子和重离子辐照肿胀的对比研究,白光干涉轮廓仪测量分析结果汇总,三、SiC材料的中子和重离子辐照肿胀的对比研究,室温下：随着辐照剂量的增加，肿胀台阶高度与之呈线性关系增大。当剂量增大到一定程度时肿胀达到饱和。相同条件下，CVD-SiC肿胀程度比SiC单晶肿胀程度小。,图11800经过不同剂量Si离子辐照SiC产生的台阶高度,图12室温经过不同剂量Si离子辐照SiC/CVD-SiC产生的台阶高度,800下：SiC单晶在Si离子辐照下产生的辐照肿胀台阶高度随着Si离子辐照剂量的增加，与辐照剂量的对数值呈近似线性关系变大。且本实验中，未出现饱和肿胀。,三、SiC材料的中子和重离子辐照肿胀的对比研究,文献中中子辐照CVD-SiC产生的辐照肿胀的变化规律（图14），经观察对比，可以看出本实验中，Si离子辐照SiC时产生体积肿胀的规律与中子辐照CVD-SiC时的规律能够吻合，说明用Si离子模拟中子辐照SiC是可行的。,与文献中中子和重离子的实验结果对比讨论,图13常温辐照肿胀与辐照剂量的关系,图14中子辐照后肿胀率与辐照温度和辐照剂量的关系,图13将文献中获得的数据与本文得到的数据综合对比，发现本实验中常温辐照CVD-SiC的肿胀结果和文献中的结果很接近。,三、SiC材料的中子和重离子辐照肿胀的对比研究,图3-1室温辐照SiC的TEM图像,图3-2500C辐照下样品的TEM图像,常温辐照下，当辐照剂量达到116cm-2，SiC样品完全非晶化；500C辐照下，当辐照剂量达到116cm-2，SiC样品仍保持晶态结构。,四、不同辐照温度下SiC中缺陷变化规律,图3-3SiC辐照前后的Raman光谱,图3-4Raman光谱解谱示意图,在相同的辐照温度下，增大辐照剂量，拉曼光谱没有明显的变化；在不同辐照温度下，缺陷的迁移扩散行为存在差异。,四、不同辐照温度下SiC中缺陷变化规律,ISiC/ICC（ISi-C/ISi-Si）随着辐照温度的升高而增大：辐照高温越高，缺陷动态退火效应越明显，晶格损伤恢复越明显，SiC晶格完整度也越好；ISi-Si/IC-C随着温度的升高增大：与Si和C间隙原子的迁移行为有关。Gaoetal：Si、C间隙原子迁移现象出现所需的温度分别为297427C、147277C。500C、550C下Si间隙原子的迁移会更显著。,发现辐照温度诱导材料内部化学计量比失衡现象，用缺陷迁移规律进行了解释。NuclearInstrumentandMethodB:BeamInteractionswithMaterialsandAtoms,207(2013)558-561,四、不同辐照温度下SiC中缺陷变化规律,五、辐照对SiC力学性能的影响,5.1辐照前后硬度的变化,未辐照样品的硬度35.02.4GPa，辐照后样品的硬度主要取决于辐照温度，随辐照温度的增加先增大后减小。非晶化样品硬度25GPa，降幅27%，高温辐照后的样品高于未辐照值，增幅10%。硬度变化与键强、位错移动能力有关。,硬度-深度曲线,硬度随辐照温度的变化,未辐照样品的弹性模量值477.729.7GPa，室温辐照的样品，弹性模量严重退化，下降到330GPa，下降幅度达30%。而在高温辐照下，模量值基本接近原始值，随着温度升高逐渐增大。,弹性模量随压痕深度的变化趋势与硬度类似：从量纲上来说是模量与表面应力本质上相同，二者都与单位体积内的结合能成正比。,弹性模量-深度曲线,弹性模量随辐照温度的变化,5.2辐照前后弹性模量的变化,五、辐照对SiC力学性能的影响,辐照后SiC弹性模量随肿胀增加而线性减小。Katoh等人用Tersoff势研究肿胀对弹性模量的影响：1%的晶格膨胀会导致弹性模量下降3.21%左右。系数偏小原因：（1）相对其它经验势来说，Tersoff势给出的弹性模量对原子间距高度敏感；（2）我们选取前1/3射程的深度范围统计，超出了一般公认的1/10膜厚法则，Pelegri等人的研究指出1/3深度范围基底效应对硬度的影响不大，但对弹性模量有点高估。,弹性模量与辐照肿胀的关系,5.2辐照前后弹性模量的变化,陶瓷材料弹性模量的下降不仅影响结构稳定性，而且会导致声子导热率的降低，影响材料的传热性能。,五、辐照对SiC力学性能的影响,压痕形貌,5.3断裂性能,EvansDavis模型：,Hnano和HV之间相差一个几何因子，对于Berkovich压头有HV=0.9272Hnano。,10m,10m,10m,未辐照,RT,51016cm-2,550C,51016cm-2,五、辐照对SiC力学性能的影响,未辐照样品的断裂韧性值为2.010.15MPam1/2，之前得到的6H-SiC的断裂韧性范围2.03.4MPam1/2。Kr离子室温辐照后断裂韧性值变化不大，高温辐照后韧性值显著增大。,断裂韧性随辐照温度的变化,5.3断裂性能,五、辐照对SiC力学性能的影响,高温辐照韧性/未辐照值约1.61.8之间(550C,51016cm-2条件下1.2)，这个变化幅度是与前人的研究相吻合的。,归一化断裂韧性随辐照温度的变化,5.3断裂性能,五、辐照对SiC力学性能的影响,脆性指数(Brittlenessindex),裂纹尖端塑性区尺寸,5.3断裂性能,五、辐照对SiC力学性能的影响,表面能随辐照温度的变化,5.3断裂性能,断裂强度随辐照温度的变化,表面能与断裂强度也是在室温辐照后变化不大，而在高温辐照后急剧增大，且主要取决于辐照温度。,脆性材料Griffith断裂准则：,五、辐照对SiC力学性能的影响,键强、缺陷数目和缺陷尺寸是影响断裂韧性等的主要因素。室温辐照：键强下降，因辐照肿胀引入的压缩应力、增强的塑性、缺陷的裂纹钉扎、裂纹分支，裂纹偏转；高温辐照：键强未明显退化，压缩应力、大尺寸的复杂缺陷更强烈的裂纹钉扎和裂纹偏转效应。,SiC辐照前后的压痕形貌,5.3断裂性能,InternationalJournalofAppliedCeramicTechnology,语法修改后接收,五、辐照对SiC力学性能的影响,六、其他模拟计算研究,不同配位数的原子在-SiC中的演变模拟利用分子动力学和分子静力学相结合的方法，从原子尺度研究不同配位数的原子在3C-SiC中的演变情况，模拟过程中所使用的软件是SandiaNationalLaboratoriesLarge-scaleAtomic/MolecularMassivelyParallelSimulatorcodeLAMMPS软件。结果表明，1，在低温下充分弛豫的配位数为1和2的Si原子会有明显的迁移，离开其格点位置；但是其他配位数的原子则没有明显的变化，这说明配位数为1和2的Si原子对于3C-SiC的非晶化形成过程起到了重要的作用；2，在低温下，coordN-Si系统的弛豫能和原子的迁移距离要大于对应coordN-C系统的弛豫能和迁移距离；而当温度升高后，coord1-C的弛豫能和迁移距离会明显增加，这表明由于温度升高，原子热振动增强，使得原来没与次近邻原子相互作用的coord1-C原子能够与次近邻的C原子发生相互作用；3，在高温下，进一步分析coord1-C的演变过程，可以看出配位数为1的C原子在空位迁移和空位团的长大以及缺陷复合形成antisite缺陷的过程中，起到了重要的作用。JournalofNuclearMaterials,435（2013）236-240,六、其他模拟计算研究,不同配位数的原子在-SiC中的演变模拟利用分子动力学和分子静力学相结合的方法，从原子尺度研究不同配位数的原子在3C-SiC中的演变情况，模拟过程中所使用的软件是SandiaNationalLaboratoriesLarge-scaleAtomic/MolecularMassivelyParallelSimulatorcodeLAMMPS软件。结果表明，1，在低温下充分弛豫的配位数为1和2的Si原子会有明显的迁移，离开其格点位置；但是其他配位数的原子则没有明显的变化，这说明配位数为1和2的Si原子对于3C-SiC的非晶化形成过程起到了重要的作用；2，在低温下，coordN-Si系统的弛豫能和原子的迁移距离要大于对应coordN-C系统的弛豫能和迁移距离；而当温度升高后，coord1-C的弛豫能和迁移距离会明显增加，这表明由于温度升高，原子热振动增强，使得原来没与次近邻原子相互作用的coord1-C原子能够与次近邻的C原子发生相互作用；3，在高温下，进一步分析coord1-C的演变过程，可以看出配位数为1的C原子在空位迁移和空位团的长大以及缺陷复合形成antisite缺陷的过程中，起到了重要的作用。JournalofNuclearMaterials,435（2013）236-240,六、其他模拟计算研究,Geant4模拟中子在碳化硅中产生的位移损伤利用Geant4模拟了中子在碳化硅中的输运过程，计算了不同能量的中子产生位移缺陷数目，获得14.1MeV中子产生的位移缺陷分布。研究了中子产生位移损伤过程的影响要素，且分析了弹性散射与去弹过程对位移损伤产生过程的贡献，并对中子各阶段反应产生的缺陷分布及对总体缺陷分布的影响进行了探讨。结果表明中子产生的位移缺陷并不会随中子能量增大而单调增加，而是与反应截面及其PKA的产生密切相关。中子各阶段反应均对位移缺陷的产生有贡献，且对位移缺陷的分布有影响，初级中子首次相互作用产生67.2%的缺陷，并使总体位移缺陷沿深度呈减少趋势；初级中子的次级相互作用及次级中子的相互作用分别产生14.5%与18.3%的位移缺陷，使缺陷数目在前半深度区域维持较高水平，甚至小幅增加，在较深区域则使缺陷沿深度下降趋势更明显，两者使位移缺陷随深度先小幅增加然后衰减。因此，在计算中子在材料中产生的位移损伤效应时，必须充分考虑中子在材料中的输运过程。原子能科学技术，已经接收，（EI）,六、其他模拟计算研究,中子和重离子辐照SiC材料的多尺度计算机模拟缺陷从产生、迁移、聚集到表现为宏观可观察的形态变化是一个多尺度演变过程。在辐照损伤的初期阶段，经典的或以DFT为基础的分子动力学（MD）模拟可研究离位级联的产生(ps量级)，与短时间演化（ns量级），采用加速分子动力学（aMD）可实现ms量级的演化模拟，对于辐照致非晶化、肿胀、位错生长等涉及长时间（s量级或以上）的缺陷迁移、聚集过程，需要采用动力学蒙特卡罗（KineticMonteCarlo）和速率理论（Ratetheory）方法。因此，完整模拟碳化硅从粒子入射、缺陷形成、短时间退火、长时间演变，需要采用多尺度的模拟模拟方法。使用的计算机模拟软件有：GEANT4（蒙特卡洛），MCNP（蒙特卡洛），MATLAB（速率理论），LAMMPS（分子动力学），VASP（第一性原理）和SRIM（蒙特卡洛）等，包含了各个时间和空间尺度的模拟方法。,位移损伤的多尺度计算机模拟的研究进展,Yoshiie(2005年),提出多尺度模拟完整思路，模拟散裂中子源中高能质子对Ni的辐照损伤；Fu(2005年),第一性原理与KMC结合，研究铁材料缺陷动力学；欧洲PERFECT(2005-2009)项目,发展了RPV-2与INTERN-1程序，可模拟从中子入射到经过长时间演变后，材料力学性能的变化;Sinno(2007年),MD与KMC结合，研究了硅材料中点缺陷的聚集；Rong(2007年),采用MD进行10keVSi原子入射3C-SiC的级联碰撞研究，并且利用KMC(KLMC)对MD模拟得到的缺陷状态进行短期退火(10-5s)模拟；Khorsandi(2007年),建立了SiC辐照效应多尺度模拟流程。,六、其他模拟计算研究,不同粒子在材料中产生的不同的缺陷形态。对于轻质量粒子如电子，质子，将产生孤立的Frenkel缺陷对或小缺陷团簇，对于中子与重离子，则会产生大的离位级联，如下图所示：,六、其他模拟计算研究,上述原因主要是不同粒子产生的PKA能谱不同，如上图右所显示的不同粒子产生的PKA的平均能量。低能PKA产生离散的点缺陷；高能PKA则产生大的离位级联。缺陷形态会影响缺陷演变，对于点缺陷，由于其距离远，不易复合，对于大的离位级联，则会发生级联内复合。,PKA能谱描述缺陷如何产生，损伤产生函数W(t)将PKA能谱转化为材料中的损伤，不同的PKA能谱产生不同形态的缺陷，损伤函数W(T)描述从最低能量到能量为T的所有PKA（包括不同种类的PKA）产生的累计位移损伤，损伤函数描述具有一定能量的PKA产生的损伤占总损伤的份额，能在一定程度上反映缺陷的形态,六、其他模拟计算研究,10MeV电子，HFIR谱中子，4MeVKr离子的损伤产生函数W(T),六、其他模拟计算研究,PKA（Si）在SiC中产生级联碰撞后的缺陷分布,六、其他模拟计算研究,PKA（Si）在SiC中产生级联碰撞后产生的缺陷数目在不同温度下随时间的演化规律,六、其他模拟计算研究,在长时间尺度下，PKA（Si）在SiC中产生的间隙原子逐渐成团的总数目变化规律,六、其他模拟计算研究,七、研究成果,1HangZang,DaxiGuo,TielongShen,ChaohuiHe*,ZhiguangWang,LilongPang,CunfengYao,TaoYang,InvestigationofSwellingInducedbyHeavyIonandNeutronIrradiationinSiC,JournalofNuclearMaterials,433（2013）378-381,（IF=2.052）（SCIindex:106OG）2HangZang,TaoYang,DaxiGuo,JianqiXi,ChaohuiHe*,ZhiguangWang,TielongShen,LilongPang,CunfengYao,PengZhang,ModificationsofSiCunderHighFluenceKr-IonIrradiationatdifferenttemperatures,NuclearInstrumentandMethodB:BeamInteractionswithMaterialsandAtoms,207(2013)558-561(SCI)(IF=1.211)3JianqiXi,ChaohuiHe,HangZang,DaxiGuo,TaoYang,TaoBo,PengZhang*,Evolutionofatomswithspecialcoordinationnumberin-SiCwithtemperature,JournalofNuclearMaterials,435（2013）236-240,（SCI）（IF=2.052）4TaoYang,HangZang*,ChaohuiHe,DaxiGuo,PengZhang,JianqiXi,andLiMa，ZhiguangWang,TielongShen,LilongPang,andCunfengYao,EvaluationofmechanicalpropertiesvariationsforKrion-irradiated6H-SiCbynanoindentationmethods,InternationalJournalofAppliedCeramicTechnology,语法修改后接收,（SCI）（IF=1.384）5郭达禧，贺朝会，臧航，席建琦，马梨，杨涛，张鹏，Geant4模拟中子在碳化硅中产生的位移损伤，原子能科学技术，已经接收（EI收录）,八、研究团队,SiC材料辐照效应研究从2011年开始，目前从辐照实验和计算机模拟两个方面开展载能粒子在SiC中产生的辐照损伤对材料的结构、力学、热学等性能的影响研究，该工作有助于了解SiC材料在中子、重离子等极端辐照环境下材料性能的演化规律，为TRISO核燃料SiC包壳的使役寿命评估提供数据支持，并为SiC材料将来可能聚变堆中应用提供研究基础。SiC辐照效应团队成员臧航讲师重离子辐照实验；张鹏讲师第一性原理计算（软件VASP）；郭达禧博士生蒙特卡罗、速率理论计算（GEANT4、MCNP、MATLAB）；杨涛硕士生重离子辐照实验（力学性能演化）（毕业）；席建琦硕士生分子动力学模拟（LAMMPS软件）；马梨硕士生第一性原理计算；李涛硕士生重离子辐照实验。,核技术及应用学科简介,师资队伍实验室设备科研方向,一、师资队伍,二、实验室设备,加速器质谱仪实验室,二、实验室设备,1,2,3,4,5,6,7,8,高温热解炉超纯水系统立式高温电炉冷冻干燥机,高速离心机加热磁力搅拌器g放射计数器分析天平,精密气动压力机超声波清洗器恒温干燥箱,设备先进功能完善,加速器质谱仪制样实验室,辐射探测技术专业实验室,二、实验室设备,核电子学实验室,二、实验室设备,二、实验室设备,泰克高频数字示波器采样频率50GS/S带宽20GHz,超高速光子接收器和放大器ps级,滨松微通道光电倍增管频谱响应160-850nm上升时间150psFWHM45ps,单光子探测器实验室,三、科研方向,1、加速器质谱应用研究2、辐射探测技术研究3、图像诊断技术研究4、辐射屏蔽材料研究5、辐照效应研究6、同位素电池研究7、核事故放射性源项及环境影响评估8、核辐射防护研究,加速器质谱制样方法环境中129I水平分布环境中129I化学形态介质中129I迁移规律,制样,植物,土壤,海水,1、加速器质谱应用研究,加速器质谱制样方法环境中129I水平分布环境中129I化学形态介质中129I迁移规律,大亚湾,秦山,全国,1、加速器质谱应用研究,1、加速器质谱应用研究,加速器质谱制样方法环境中129I水平分布环境中129I化学形态介质中129I迁移规律,吸附扩散,化学形态,2、辐射探测技术研究,进行下一代电木阻性板室探测器、同步辐射X-ray探测器的研制和参与大面积高增益基于MCP技术的光电倍增管研究。参与大型国际合作粒子物理实验：大亚湾中微子实验和国际直线对撞机实验。,阻性板室,MCP-PMT,参与诺贝尔奖获得者丁肇中教授的磁谱仪实验研究,已经收集200亿个宇宙线数据，大大多于过去100年收集到宇宙线总和。未来20年内将搜集到3000亿个数据。将提供前所未有的精度，以寻找新的物质。联合培养博士生,2、辐射探测技术研究,新型SiSOI微剂量阵列探测器系统设计关键问题研究,SiSOI阵列探测器工艺结构优化设计探测器能量响应、角响应、电荷收集特性Geant4MonteCarlo模拟及SentaurusTCAD数值模拟耦合模型建立、探测器输出特性模拟分析谱漂移、信号畸变、串扰等校正方法探测器辐射敏感模块辐射损伤及核加固评估方法研究电离损伤效应（总剂量、剂量率）模拟评估研究位移损伤效应模拟及测量评估方法研究辐射敏感模块核加固设计方法研究,2、辐射探测技术研究,2、辐射探测技术研究,低噪声、抗辐射前端读出电子学系统设计探测器系统标定技术研究,2、辐射探测技术研究,组织等效电离室（TEPC）微剂量测量对比研究电离室壁效应、杆散射模拟较正方法能量响应、探测效率模拟评估方法混合场中子、微剂量测量评估等固体径迹探测器微剂量测量对比研究径迹最佳蚀刻条件实验研究径迹空间分布特性模拟及测量方法研究径迹测量方法及LET谱分布测量研究固体经济探测辐射损伤光谱分析评估,2、辐射探测技术研究,抗辐射宽禁带4H-SiC辐射探测器系统设计研究,探测器材料辐射损伤模拟评估方法研究探测器材料辐照损伤MC模拟探测器材料辐照损伤测量评估方法研究,探测器输出特性辐射损伤退化机制模拟评估方法研究电离辐射表面效应总剂量、剂量率效应单粒子效应位移损伤效应温度效应,探测器核加固设计方法研究,2、辐射探测技术研究,研制了快响应中子、闪烁光纤探测器和基于Cerenkov辐射机制的快响应中子甑别型射线探测器。,PhotoofthefiberbundleCherenkovdetectorofgammaRay,快响应中子、闪烁光纤探测器胡华四，刘君红，宋朝晖.闪烁光纤辐射探测器性能实验研究，光子学报，1999.28(z1):523-527.,基于Cerenkov辐射机制的快响应中子甑别型射线探测器（甄别比约50）,3、图像诊断技术研究,建立了“半影成像针孔+闪烁光纤成像阵列”系统。研究利用该系统实现核聚变、核裂变反应区及放射源区图像的诊断。,1YueleiWu,HuasiHu,TiankuiZhang,ZhenghongLi,DaChen.Obtainingpointspreadfunctionofpenumbralencodingaperturewith“expectationmaximization”algorithmbasedonmatchedsource-imagepairexperiment,ReviewofScientificInstruments(RSI),Vol.81,No.5,05350201-05350207.2YueleiWU,HuasiHU,etal.TheNatureofSingleRoundHoleNeutronPenumbralImaging,FusionScience67(7):1642-1649.IF=1.122MaoyiLuo,XiaolinHou*,WeijianZhou,ChaohuiHe,NingChen,QiLiu,LuoyuanZhang；Speciationandmigrationof129Iinsoilprofiles；JournalofEnvironmentalRadioactivity；118(2013)30-39IF=1.339,四、2013年成果,MaoyiLuo,XiaolinHou*,ChaohuiHe,QiLiu,YukunFan，SpeciationAnalysisof129IinSeawaterbyCarrier-FreeAgIAgClCoprecipitationandAcceleratorMassSpectrometricMeasurement；AnalyticalChemistry；2013.（已接受）IF=5.856JianqiXi,ChaohuiHe,HangZang,DaxiGuo,TaoYang,TaoBo,PengZhang*,Evolutionofatomswithspecialcoordinationnumberin-SiCwithtemperature,JournalofNuclearMaterials,435（2013）236-240,IF=2.052WangSanbing,HeChaohui*.WeightControlinDesignofSpaceNuclearReactorSystemJ.SCIENCECHINATechnologicalSciences.（已接受）IF=0.747DuTANG,YonghongLI,GuoheZHANG,ChaohuiHE,YunyunFAN.SingleEventUpsetSensitivityfor45nmFDSOIandSOIFinFETSRAMs,SCIENCECHINATechnologicalSciences,2013,56(3):780-785,（SCI:089ME）IF=0.747ZheNing,QingminZhang*,J