質子輻射

質子輻射，是粒子輻射的一種，有一定能量的質子（氫核）組成，常見於太空輻射中，其常見能量為1~1000MeV，是SPE、GCR的重要組成部分，對人體健康以及電子元器件有很強的破壞作用。

基本介紹

• 中文名：質子輻射
• 外文名：Proton radiation
• 性質：粒子輻射
• 常見於：太空輻射中

對人體健康

能夠使受作用物質的分子或原子產生電離，作用於人體或生物體時，可引起組織細胞中原子或分子的變化，使受照細胞被殺傷或發生變異，從而導致對人體的各種健康危害。危害的性質和嚴重程度因輻射的物理特性和機體的生物學特點而有所不同。通過兩個途徑對生物體活性物質尤其是對細胞核中的脫氧核糖核酸(DNA)產生損傷：一是輻射直接作用於活性物質的DNA，通過電離使其受到損傷；二是輻射與細胞中水分子發生作用產生的自由基可使生物活性物質受到損傷。輻射可以造成DNA基因突變、染色體畸變、細胞變異和細胞凋亡等。具體症狀有癌症、輻射遺傳效應、白內障、造血器官損傷、皮膚損傷、免疫系統機能降低、中樞和周圍神經系統損傷、食欲不振和噁心嘔吐等。

對電子器件

入射到微電子器件，產生電離作用，將使微電子電路改變其邏輯狀態，以致發生錯誤甚至失效，稱為單粒子事件。它主要包括單粒子翻轉、單粒子鎖定和單粒子失效。單粒子翻轉是指宇宙射線或輻射帶中的高能帶電粒子轟擊微電子器件，在其內部極短路徑上產生大量的電子一空穴對，在器件電場作用下迅速集結，形成密集電荷，造成電子器件工作狀態的瞬時翻轉，即所謂的單粒子翻轉事件。它一般不使器件永久失效，而是產生軟故障。隨著器件集成度越來越高，導致單粒子翻轉事件所需的臨界電荷越來越小，而單粒子翻轉事件發生的機率也越來越高。單粒子鎖定事件是指在CMOS電路(固有P-N-P.N結構以及內部寄生電晶體)中，當高能帶電粒子尤其是重離子穿越晶片時，會在P阱襯底結中沉積大量電荷。這種瞬時電荷流動所形成的電流在電阻上產生壓降，會使寄生電晶體的基一射極正偏而導通，結果造成鎖定事件。如果鎖定時通過器件的電流過大，即可將器件燒毀，即單粒子失效事件。當出現鎖定現象時，器件不會自動退出狀態，除非採取斷電措施，然後重新啟動，方可恢復。

低能質子（10MeV已下）很容易防護，而高能質子則有很強的穿透性，例如10MeV質子需要0.06厘米鋁來實現完全防護，100MeV則需要3.7厘米厚鋁，1000MeV則需要150厘米厚的鋁。