李 钰， 文 林， 周 东， 李豫东， 郭 旗

(1. 北京理工大学 光电学院， 北京 100081； 2. 中国科学院 新疆理化技术研究所， 乌鲁木齐 830011)

电荷耦合器件(charge-coupled devices, CCD)是一种高灵敏、低噪声的光电成像器件，被广泛应用于遥感、气象及天文等空间光电卫星和光学载荷[1-8]。由于人造卫星所处的空间轨道存在地球辐射带、太阳质子事件及银河宇宙射线等辐射环境，辐射效应导致参数退化是影响CCD空间应用性能及可靠性的重要因素，尤其是地球辐射带中高能质子导致的位移损伤效应[4,9-10]。地球辐射带是围绕地球的带电粒子俘获带，由地磁场捕获带电粒子而形成，主要由高能质子和高能电子组成，其中，质子能量最高为500 MeV。质子辐照产生的位移损伤效应导致CCD暗电流和电荷转移效率等参数退化，对CCD的成像性能产生严重影响[11]。因此，对于应用于空间环境中的CCD，必须开展辐射效应地面模拟试验，评估CCD参数和成像性能在高能质子辐照下的退化情况。由于空间应用的CCD一般位于卫星壳体内，受卫星外壳屏蔽及光学载荷镜头等的影响，质子能谱分布发生变化。如对于某LEO轨道的地球辐射带质子能谱分布情况进行粗略计算，当Al屏蔽球壳厚度为2.54 mm时，质子能谱分布的峰值能量约为30 MeV；当Al屏蔽球壳厚度为12.7 mm时，质子能谱分布的峰值能量约为60 MeV[12]。随着屏蔽材料厚度增加，质子能谱分布的峰值能量变得更大。由于空间典型轨道环境中低能质子成分更丰富，因此，无屏蔽材料的电子元器件主要受空间低能质子位移损伤效应的影响，而有屏蔽材料的电子元器件受低能质子辐射的影响很小，受高能质子辐射的影响更为严重。……