高放射線環境下での素粒子実験用電子回路の動作保証技術の研究

点击翻译按钮获取中文摘要

前年度に開発された、被爆による誤動作や性能劣化を測定するための装置を用い、各種半導体素子に対する放射線の影響を調査した。放射線の影響としては大別して(1)放射線損傷が蓄積しトランジスタの暗電流の増加等による積分的性能劣化の効果、(2)単発の放射線の影響によりレジスターの状態が変化するソフト的効果や、ラッチアップ、ハード的障害を発生するシングルイベントエフェクト(SEE)と呼ばれる効果がある。前者についてはガンマ線や中性子線を持続的に照射しその間アナログ的性能測定を行う。後者についてはディジタル的動作を照射中継続してモニターしSEEの発生を確認する。前年度に定めたサンプル素子ホールダーの仕様に従い、いくつかの素子用ホールダーを製作した。また、照射中にサンプルの性能を測定するためのデータ収集装置およびそのためのソフトウエアの改良を行った。開発されたシステムを用いて実際に照射試験を行い、機能等について検証を行った。まず、積分的性能劣化の効果を測定するため、東京大学原子力総合センターにおいてコバルト60線源を用いた照射試験を行った。数十kradまでの照射を行い、電源電流やリングオッシレータの発信周波数などアナログ量の測定を行い、使用したサンプルでは約50krad程度から損傷の効果が観測された。また、東北大学サイクロトロンRIセンターの陽子ビームを用い、SEE測定を行った。この場合、SEEと同時に積分的劣化も観測された。照射したサンプルに対し、SEE発生断面積を求めることができた。SEE照射試験において、レジスターの内容の変更、あるいはラッチアップ現象の発生に対しては直ちに復旧措置を自動的に行うことが効率的に試験を進める上で重要であることがわかった。SEEからの復旧機構について検討を進めることとした。