Содержание к диссертации
Введение
1. Анализ методов опенки радиационной стойкости электронной компонентной базы специального назначения в современных САПР 22
1.1. Анализ задач оценки радиационной стойкости электронной компонентной базы специального назначения на современном этапе развития технологий 22
1.2. Основные проблемы методологии процессов проектирования ЭКБ специального назначения для оценки радиационной стойкости с использованием методов синтеза виртуальной реальности
1.3. Основные проблемы формирования воздействий тяжёлых ядерных частиц с использованием методов синтеза виртуальной реальности 30
1.4. Основные проблемы синтеза виртуальной реальности при формировании отдельных элементов электронной компонентной базы специального назначения для разработки САПР с учетом возможности прогноза оценки их радиационной стойкости 36
1.5. Основные проблемы синтеза виртуальной реальности при формировании совокупности элементов электронной компонентной базы специального назначения для разработки САПР с учетом возможности прогноза оценки их радиационной стойкости 44
1.6. Выводы 45
2. Разработка моделей, алгоритмов и методов синтеза и анализа экб специального назначения для оценки радиационной стойкости с использованием методов синтеза виртуальной реальности 55
2.1. Разработка моделей синтеза и анализа ЭКБ специального назначения для оценки радиационной стойкости с использованием методов синтеза виртуальной реальности
2.2. Разработка алгоритмов синтеза и анализа ЭКБ специального назначения для оценки радиационной стойкости с использованием методов синтеза виртуальной реальности 70
2.3. Разработка методов синтеза и анализа ЭКБ специального назначения для оценки радиационной стойкости с использованием методов синтеза виртуальной реальности 78
2.4. Выводы 89
3. Разработка моделей, алгоритмов и методов для синтеза и анализа формирования воздействий тяжёлых ядерных частиц с использованием методов синтеза виртуальной реальности 91
3.1. Разработка моделей синтеза и анализа формирования воздействий тяжёлых ядерных частиц с использованием методов синтеза виртуальной реальности 91
3.2. Разработка алгоритмов синтеза и анализа формирования воздействий тяжёлых ядерных частиц с использованием методов синтеза виртуальной реальности 109
3.3. Разработка методов синтеза и анализа формирования воздействий тяжёлых ядерных частиц с использованием методов синтеза виртуальной реальности 116
3.4. Выводы 139
4. Разработка моделей, алгоритмов и методов синтеза виртуальной реальности при формировании отдельных элементов электронной компонентной базы специального назначения для разработки сапр с учетом возможности прогноза опенки их радиационной стойкости 141
4.1. Разработка моделей синтеза виртуальной реальности при формировании отдельных элементов электронной компонентной базы специального назначения для разработки САПР с учетом возможности прогноза оценки их радиационной стойкости 141
4.2. Разработка алгоритмов синтеза виртуальной реальности при формировании отдельных элементов электронной компонентной базы специального назначения для разработки САПР с учетом возможности прогноза оценки их радиационной стойкости 174
4.3. Разработка методов синтеза виртуальной реальности при формировании отдельных элементов электронной компонентной базы специального назначения для разработки САПР с учетом возможности прогноза оценки их радиационной стойкости 178
4.4. Выводы 188
5. Разработка моделей, алгоритмов и методов синтеза виртуальной реальности при формировании совокупности элементов электронной компонентной базы специального назначения для разработки сапр с учетом возможности прогноза опенки их радиационной стойкости 189
5.1. Разработка моделей синтеза виртуальной реальности при формировании совокупности элементов электронной компонентной базы специального назначения для разработки САПР с учетом возможности прогноза оценки их радиационной стойкости 189
5.2. Разработка алгоритмов синтеза виртуальной реальности при формировании совокупности элементов электронной компонентной базы специального назначения для разработки САПР с учетом возможности прогноза оценки их радиационной стойкости 194
5.3. Разработка методов синтеза виртуальной реальности при формировании совокупности элементов электронной компонентной базы специального назначения для разработки САПР с учетом возможности прогноза оценки их радиационной стойкости 196
5.4. Выводы 205
6. Анализ эффективности функционирования проектных решений экб специального назначения для оценки радиационной стойкости с использованием синтеза виртуальной реальности .206
6.1. Результаты оценки радиационной стойкости ЭКБ СН с использованием синтеза виртуальной реальности 206
6.2. Обобщённая методология проектирования радиационно-стойкой электронной компонентной базы специального назначения с использованием научных основ формирования объектов и методов синтеза виртуальной реальности 219
6.3. Выводы 221
Заключение 222
Список используемой литературы
- Основные проблемы формирования воздействий тяжёлых ядерных частиц с использованием методов синтеза виртуальной реальности
- Разработка алгоритмов синтеза и анализа ЭКБ специального назначения для оценки радиационной стойкости с использованием методов синтеза виртуальной реальности
- Разработка алгоритмов синтеза и анализа формирования воздействий тяжёлых ядерных частиц с использованием методов синтеза виртуальной реальности
- Разработка алгоритмов синтеза виртуальной реальности при формировании отдельных элементов электронной компонентной базы специального назначения для разработки САПР с учетом возможности прогноза оценки их радиационной стойкости
Основные проблемы формирования воздействий тяжёлых ядерных частиц с использованием методов синтеза виртуальной реальности
Исходя из того, что процесс моделирования является неотъемлемой составляющей проектирования, то такого рода исследованиям отводится одна из основных задач разработки методов и средств САПР.
Ввиду этого таким исследованиям посвящены работы [13-20]. Так, например, в этих работах авторами было предложено лазерное имитационное моделирование объемных ионизационных эффектов в субмикронных СБИС. Несмотря на высокую достоверность такого рода имитационного моделирования, такой подход не позволяет учитывать результаты оценки радиационной стойкости изделий на этапах их проектирования. Кроме того, не просматривается связь результатов моделирования объемных ионизационных эффектов в субмикронных СБИС с воздействиями на них тяжёлых ядерных частиц. Для этого целесообразно учитывать особенности структурных решёток материалов из которых формируется электронная компонентная база специального назначения и особенности взаимодействия с ними тяжёлых ядерных частиц, являющихся составными частями космических лучей.
Работа [14] посвящена моделированию пороговых параметров ЭКБ при воздействии на неё отдельных ядерных частиц, применительно к 45- и 65-нм технологиям. Тем не менее, сравнения результатов моделирования пороговых параметров ЭКБ при воздействии на неё отдельных ядерных частиц на основе методов синтеза виртуальной реальности авторами не проводились.
Воздействие космических радиационных факторов представлено в работе [15] в виде модели реакции импульсных стабилизаторов напряжения. Однако в данной модели и при рассматриваемом подходе нет достаточной наглядности для представления результатов воздействий, что влечёт за собой необходимость реализации 3D моделирования с использованием методов синтеза виртуальной реальности.
Моделирование эффектов воздействия отдельных заряженных частиц космического пространства на изделия микроэлектроники и твердотельной СВЧ - электроники с использованием пикосекундного лазера рассмотрено в работе [16]. Однако такое моделирование может быть использовано на этапе тестирования готового изделия. Этот недостаток можно устранить с помощью разработанных методов синтеза виртуальной реальности, что позволит оценивать радиационную стойкость ЭКБ СН уже на этапе её проектирования.
В работах [17-18] предложена модель для прогнозирования локальных радиационных эффектов в ИС при воздействии факторов космического пространства и методика оценки параметров чувствительности ИС к тиристорному эффекту при воздействии отдельных ядерных частиц. Тем не менее, авторами не рассматривались методы повышающие наглядность своих моделей и методик за счёт использования синтеза виртуальной реальности.
Имитационное моделирование объемных ионизационных эффектов в интегральных схемах и полупроводниковых приборах и её адекватность были рассмотрены в работе [19]. Предложенное имитационное моделирование базируется на основе проведения экспериментальных исследований ЭКБ с использованием источника лазерного излучения. Такой подход, несмотря на высокую адекватность результатов, имеет один недостаток, который не позволяет оценивать радиационную стойкость, к такого рода эффектам, на этапе проектирования самого изделия. Устранение такого недостатка возможно на основе использования методов синтеза виртуальной реальности, которые позволяют обеспечить модели как с точки зрения наглядности получаемых результатов, так и с точки зрения безопасности проведения экспериментов, связанных с имитацией воздействий тяжёлых ядерных частиц на изделия.
Такой подход может быть осуществлён на основе работы [20] в которой авторами представлены процессы, базирующиеся на физико-математическом моделировании эффектов от отдельных ядерных частиц в элементах ИС.
В работе [21] предложена аналитическая модель воздействия нейтронов в микрообъемах активных элементов СБИС с учетом влияния окружающих материалов, которая является моделью оценки сечений локальных радиационных эффектов на основе численного моделирования в системе GEANT4 процессов энерговыделения. Тем не менее, такой подход в моделировании не учитывает особенности использования данных методов для САПР. Одним из способов решения существующей задачи является возможность применения методов синтеза виртуальной реальности для моделирования воздействия нейтронов в микрообъемах активных элементов СБИС с учетом влияния окружающих материалов с использованием уже подтверждающих фактов исследований данных авторов.
Результаты исследования импульсных ионизирующих воздействий применительно к процессам для базовых элементов микросхем на структурах "кремний на сапфире" (КНС) представлены в работе [22]. В данной работе обосновывается метод конструктивно-технологического моделирования базовых элементов микросхем при импульсных ионизирующих воздействиях. Тем не менее, в данной работе отсутствует обоснование такого метода моделирования применительно к воздействию тяжёлых ядерных частиц. Кроме того, основной акцент авторами сделан на установление энергетически-оптимального диапазона длин волн лазерного излучения для имитационного моделирования объемных ионизационных эффектов, то есть данное моделирование направлено на исследование базовых элементов микросхем на проведение исследований готовой продукции и не позволяет учитывать данный метод моделирования на этапах проектирования радиационно-стойкой ЭКБ СН.
В ходе исследований, представленных в работе [23], был предложен метод создания высоких уровней эквивалентной мощности дозы за счёт уменьшения длины волны лазерного излучения, а также смоделированы объемные ионизационные эффекты в КМОП-микросхемах. Тем не менее, такой способ моделирования также относится к этапу тестирования уже готового изделия и не позволяет оценивать радиационную стойкость ЭКБ СН на начальных этапах её проектирования в САПР.
Авторы в работе [24] представили результаты моделирования радиационных эффектов на основе автоматизированной установки с перестраиваемой длиной волны твердотельного пикосекундного лазера, что позволило им достичь эффектов воздействия отдельных заряженных частиц на такие материалы как кремний, арсенид галлия и т.п.
В работе [25] были представлены результаты воздействий атмосферных нейтронов на субмикронные КМОП СБИС в виде одиночных сбоев и тиристорных эффектов, которые могут быть использованы для методов синтеза виртуальной реальности, имитирующих воздействия тяжёлых ядерных частиц космического пространства.
Авторам работы [26] удалось на схемотехническом уровне смоделировать воздействия тяжёлых заряженных частиц и представить автоматизированный метод, позволяющий сокращать временные затраты на нахождение узлов ИМС с недостаточными критериями их радиационной стойкости. Такой подход также может быть основой для реализации методов синтеза виртуальной реальности для оценки радиационной стойкости ЭКБ СН.
В работе [27] представлены результаты моделирования процесса накопления радиационно-индуцированного заряда в таких элементах КМОП-транзисторах как окислы. На основе предложенной физической модели авторы предлагают осуществлять прогнозирование эффектов полной дозы. Такой подход моделирования, во-первых, согласуется с экспериментальными данными по тестовым МОП - транзисторам, выполненным по технологии КНИ, во-вторых, возможен на этапах проектирования ЭКБ СН, и, в-третьих, можно использовать в методах синтеза виртуальной реальности.
Авторы научно-исследовательской работы (НИР) [28] предложили обоснованные модели потоков тяжёлых заряженных частиц космических лучей, а также программно-математическое обеспечение, позволяющее осуществлять расчёт радиационной стойкости радиоэлектронной аппаратуры космических аппаратов. Такие модели также целесообразно использовать для оценки радиационной стойкости ЭКБ СН в методах синтеза виртуальной реальности.
Разработка алгоритмов синтеза и анализа ЭКБ специального назначения для оценки радиационной стойкости с использованием методов синтеза виртуальной реальности
Исходя из этапов проектирования электронной компонентной базы (рис. 1.5) для разработки структурно-топологической схемы необходимо определять размеры элементов, их основные материалы. Особенностью моделей, предлагаемых для синтеза и анализа ЭКБ СН, является возможность формирования 3D структур тех материалов, из которых состоят отдельные элементы с учётом видов кристаллических решёток, радиусов атомов химических элементов, периода решётки, основных атрибутов элемента периодической таблицы Менделеева: атомный номер, атомная масса, период, группа, радиус ядра, состояние.
Эти характеристики являются основой при взаимодействии их с тяжёлыми ядерными частицами в виде ядерных реакций, что в конечном итоге влияет на радиационную стойкость ЭКБ СН и электрические параметры готового изделия.
Так как основными элементами современных субмикронных интегральных схем являются транзисторы, то необходимо определить их составные элементы. К ним относятся: металлы, полупроводники (рип типов), а также диэлектрики. Следовательно, это необходимо учитывать при проектировании субмикронных интегральных схем на уровне кристаллических решёток. Обобщенный алгоритм формирования синтеза виртуальной реальности для объектов проектирования радиационно-стойкой ЭКБ СН представлен
Как видно на рис. 2.1 САПР Cadence Design System имеет возможность сопряжения с помощью моделей на основе модулей MATLAB и на основе блоков, описанных на языках C/C++/SystemC, формировать компоненты САПР для оценки радиационно-стойкой ЭКБ СН. Поэтому первым шагом алгоритма формирования синтеза виртуальной реальности для объектов проектирования радиационно-стойкой электронной компонентной базы специального назначения является возможность использования языка VRML и согласования созданных в нём 3D объектов с моделями SIMULINK (шаг 2) и StateFlow (шаг 3). Исходя из того, что уровень детализации проектируемых 3D объектов различен, целесообразно использовать объектно ориентированный подход для формирования: 3D структур кристаллических решёток материалов полупроводниковых элементов, на их основе переходить к укрупнённым моделям отдельных 3D элементов ЭКБ СН, а затем, объединяя отдельные 3D элементы в их совокупность для моделирования субмикронных интегральных микросхем (шаги 4, 5, 6 соответственно). Так как возможности языка VRML не достаточно широки, то разработанные модели целесообразно расширить с помощью возможностей языков C/C++/SystemC связав их между собой с использованием дополнительных компонентов MATLAB (шаги 7, 8, 9 соответственно для каждого уровня детализации). Также, используя возможности языков C/C++/SystemC, необходимо создать модели процессов распространения тяжёлых ядерных частиц в космическом пространстве с учётом их вероятностей появлений и возможных энергий (шаг 10). После этого необходимо связать эти модели распространения с параметрами моделей различной детализации как в одном направлении, так и в другом (шаги 11, 12, 13 и 13, 12 соответственно). На основе взаимодействий всех разрабатываемых моделей формируется модель оценки радиационной стойкости ЭКБ СН (шаги 14, 14-1, 14-2, 14-3), которая будет являться компонентом САПР для оценки радиационно-стойкой электронной компонентной базой специального назначения (шаг 15) для дальнейшего включения его во встроенную библиотеку блоков SPW2000 системы автоматизированного проектирования Cadence Design System. На рисунке 2.1 жёлтым цветом отмечены блоки, разрабатываемые в данной диссертационной работе, зелёным цветом, отмечен блок конечного результата диссертационных исследований. Кроме того, пунктирными линиями показаны этапы формирования синтеза виртуальной реальности для объектов проектирования радиационно-стойкой электронной компонентной базы специального назначения, а штрих - пунктирной линией показан следующий этап встраивания компонентов в библиотеку блоков SPW2000 системы автоматизированного проектирования Cadence Design System.
Ввиду этого целесообразно рассмотреть процесс формирования моделей 3D кристаллических структур материалов для формирования электронной компонентной базы специального назначения.
Прежде чем начать формирование моделей синтеза структуры кристаллической решётки материалов для проектирования ЭКБ СН целесообразно обосновать выбор подходов при решении задач разработки компонентов для систем автоматизированного проектирования ЭКБ с учетом существующей оценки радиационной стойкости электронной компонентной базы.
Разработка алгоритмов синтеза и анализа формирования воздействий тяжёлых ядерных частиц с использованием методов синтеза виртуальной реальности
Исходя из того, что в работе [200] описана модель радиационных эффектов воздействия тяжелых заряженных частиц в КМОП - элементах микросхем, которая учитывает как объёмную ОЖЕ - рекомбинацию (для высокого уровня плотности носителей заряда), так и рекомбинацию Шокли-Рида-Холла (для низкого уровня плотности носителей заряда), которая определяется суммой скоростей: Rrec=RAureg+RsRH (2-13) Причём в процессе ОЖЕ - рекомбинации при переходе электрона из зоны проводимости в зону валентности он отдаёт энергию, приблизительно равную ширине запрещённой зоны, другим частицам. Поэтому учитывая полную концентрацию носителей электронов п и дырок р, а также их начальные концентрации По и р0 соответственно, скорость ОЖЕ -рекомбинации можно определить следующим образом: RAuger = = 5 = Ce(n2p-np0) + Ch(p2n-p?n0)- (2.14) dt dt Скорость рекомбинации Шокли-Рида-Холла зависят от времени жизни электронов тр и дырок тп. При условии, что время жизни электронов и дырок одинаково (т=тр=тп), то скорость рекомбинации Шокли-Рида-Холла можно определить следующим образом: RsRH = n-n = -p1 (215) X X При высоких концентрациях коэффициент диффузии электронов и дырок зависит от коэффициентов диффузии основных D0CH и неосновных DH0 носителей заряда и определяется следующим выражением: D= 2DHDCH . (2.16) но осн
Согласно работе [200] при воздействии тяжёлых заряженных частиц на область пространственного заряда стокового p-n-перехода закрытого п-канального транзистора (эффекты на рис.2.3), данная область будет полностью находиться в подложке при условии, что уровень легирования п+-стоковой области значительно выше уровня легирования в р-подложке. В этом случае электроны становятся неосновными носителями заряда.
В случае синтеза виртуальной реальности условием определения высоких и низких уровней плотностей берётся равенство избыточной концентрации электронов как неосновных носителей заряда и дырок, как основных носителей заряда: п-По=ро. Высокий уровень плотности синтезируется в методе, если избыточная концентрация электронов превышает равновесную концентрацию дырок [200], а низкий уровень плотности, если равновесная концентрация дырок будет превышать избыточную концентрацию электронов.
Радиус R сосредоточения заряда в подложке пропорционален квадратному корню площади S чувствительной зоны: R = M (2.17) V 71 Взаимосвязь значения диффузионного тока определяется следующей зависимостью: Id(t) = -qDJ dS (2.18) Общий накопленный за время t
Помимо ОЖЕ - рекомбинации электронов и дырок в кристаллических структурах существует рекомбинация экситонов, которые представляют собой процессы электронного возбуждения в металлах, полупроводниках или диэлектриках, без переноса электрического заряда и массы в кристалле. Так как полупроводники обладают высокой диэлектрической проницаемостью и в них радиус экситона во много раз превышает период кристаллической решётки, то полупроводникам присущи только экситоны Ванье-Мотта [226]. Это обусловлено тем, что чем выше диэлектрическая проницаемость, тем меньше электростатическое притяжение между электроном и дыркой и, следовательно, возрастает радиус экситона.
Скорость рекомбинации экситонов зависит от концентрации экситонов ПеХ и коэффициенту рекомбинации экситонов у: RAuger = Ynex- С2-20)
Для 3D моделирования синтеза виртуальной реальности применим расчёт энергетического спектра экситона Ванье - Мотта для трёхмерного случая при условии, что массы электрона nie и дырки mh одинаковы во всех направлениях (изотропны), а взаимодействие между электроном и дыркой определяется законом Кулона. В этом случае расчёт энергетического спектра экситона Ванье - Мотта будет аналогичен уравнению Шрёдингера в следующем виде: где /4,(f) - непрерывные функции изменения наведенных дипольных моментов; К - число видов частиц, которые вступают в процесс поляризации; Lk - число разновидностей процессов поляризации; Д/ - коэффициент затухания собственных колебаний; cookj -коэффициент частоты собственных колебаний; ,/ - заряды частиц, участвующих в поляризации; rrikj - масса частиц, участвующих в поляризации; Nt - концентрация частиц, участвующих в поляризации, в единице объема; E(t) - напряженность внутреннего электрического поля в диэлектрике; E0(t) - напряженность внешнего электрического поля; о - электрическая постоянная равная диэлектрической проницаемости вакуума и приблизительно равная величине 8,854187817-10"12 с размерностью [Ф-м"1] или [м"3-кг_1-с4-А2].
Систему дифференциальных уравнений (2.23) можно представить в виде линейной динамической системы управления с обратной связью.
Таким образом, поляризационные процессы, которые описываются системой дифференциальных уравнений (2.23) можно представлять в виде линейной динамической системы управления с обратной связью (2.24) в SIMULINK среды MATLAB, как это представлено в работе [104]. &М = 1Ги№Е{Я\ к = l,K,l = l,Lk, wkAs)= Чкл/ткл 3o (=U=i (2.24) где /4,/( ) - изображения по Лапласу непрерывных функций изменения наведенных дипольных моментов; E(s) - изображения по Лапласу напряженности внутреннего электрического поля в диэлектрике; E0(s) -изображения по Лапласу напряженности внешнего электрического поля; Wk,s) - передаточные функции процессов поляризации частиц в комплексных числах; s - комплексная переменная.
Таким образом, для формирования 3D моделей временного спектра диэлектрической проницаемости в синтезе виртуальной реальности целесообразно использовать передаточные функции аналогичные (2.24) для учёта процессов поляризации диэлектрика.
Разработка алгоритмов синтеза виртуальной реальности при формировании отдельных элементов электронной компонентной базы специального назначения для разработки САПР с учетом возможности прогноза оценки их радиационной стойкости
Так как нейтроны стабильны и устойчивы только в составе атомных ядер, то свободный нейтрон распадается на протон, электрон (е") и электронное антинейтрино ve. Это можно записать в виде формулы: л- /Н-е"+17 р Нейтроны обладают сильным, электромагнитным, слабым и гравитационным взаимодействиями с частицами. Поэтому при создании моделей на основе синтеза виртуальной реальности необходимо учитывать следующие особенности взаимодействия нейтронов с частицами: проходя через вещество, они упруго рассеиваются на ядрах; интенсивность всех микроскопических процессов взаимосвязано с их макроскопическими свойствами: замедлением, диффузией, поглощением и т.д.; взаимодействием нейтрона с электронами атомных оболочек можно пренебречь, так как он имеет нулевой электрический заряд и ввиду этого атомные характеристики среды на распространение нейтронов в веществе также могут не учитываться в методах синтеза виртуальной реальности для создания модели формирования воздействий тяжёлых ядерных частиц; следует учитывать сечение взаимодействия нейтронов с ядрами, которое обратно пропорционально скорости движения нейтрона, то есть 1/v; скорость 2 км/сек определяется энергией нейтрона в 0.025 эВ, что позволит определять простое взаимоотношение для нейтронов; сильное проявление волновых свойств появляется у холодных нейтронов с энергиями ниже 0.025 эВ (из-за длины волны A « периода кристаллической решётки dKp); энергия тепловых нейтронов соответствует ровно 0.025 эВ и рассчитывается как Ете1Ш = кТ, где к - постоянная Больцмана, для абсолютной температуры; поведение полного нейтронного сечения для резонансных нейтронов с энергиями от 0.5 эВ до 1 кэВ у средних и тяжёлых ядер зависит от энергии и представляет собой множественный набор резонансов.
Ввиду этого реакции с участием нейтронов можно свести в таблицу 3.1, где описаны типы реакций и их сечения [179].
Исходя из того, что при одном упругом соударении нейтрон теряет в среднем долю энергии, равную 2А/(А + 1)2, где А - массовое число ядра -мишени, то следовательно можно рассчитать зависимость при многочисленных соударения в материале компонент ЭКБ СН. Так например, для тяжёлых ядер свинца доля энергии равна 0.01, для лёгких ядер углерода -0.142857 и для водорода - 0.5.
Энергия нейтронов на ядрах однородной среды уменьшается по экспоненциальному закону за к последовательных рассеяний, начиная с начального уровня энергии Е0, нейтрон снижает свою кинетическую энергию до уровня Ек в соответствии со следующей зависимостью:
Радиационный захват (п, у) Выполняется для всех ядер.Сечение изменяется в диапазоне от 0,1 до 104 барндля свободных нейтронов, кинетическая энергиякоторых приближается к средней энергии тепловогодвижения;Сечение изменяется в диапазоне от 0,1 донескольких барн для быстрых нейтронов. Продолжение табл. 3.1- Реакции с участием нейтронов
Упругое рассеяние (п,п) Сечение варьируется в интервале нескольких барн. Неупругое рассеяние (п,п ) Пороговая реакция. Сечение порядка нескольких барн. (п,р) Наиболее важные реакции:п+ІНе- ІН + р + 0,76 МэВ тешьневір = 5400 барн,пЛ-В С + р + 0,63 МэВ Отипмкйтр =1.75 барн. (п,а) Наиболее важные реакции:Наиболее важные реакции:п+1ы \н + а + 4,78 МэВ, о"тепп.Еентр=945 барн.п+ В П - ff + 2,79 МэЛ Стелл нейір =3840 барн (п,2п) Пороговая реакция. Порог -10 - 15 МэВ. Сечение: несколько десятых барн. (n,f) В подавляющем большинстве случаев пороговая реакция. Сечение очень мало, исключая отдельные235 238Случаи 92 U, 92 U и т.д.
Единственной неизменной величиной в процессе экспоненциального замедления нейтрона является уменьшение натурального логарифма энергии нейтрона в одиночном рассеянии. Уменьшение натурального логарифма энергии замедляющегося нейтрона в одиночном рассеянии, усреднённое по всем рассеяниям на ядрах однородной среды, называется среднелогарифмической потерей энергии этих ядер. Величина среднелогарифмической потери энергии для ядер различной массы:
Например, если нейтрон попадает в область 14Si, то Е! 0.875Е0, и, следовательно, энергия нейтрона за три столкновения уменьшится в 2,625 раза.
Важнейшей характеристикой процесса описания взаимодействия материала ЭКБ СН и нейтрона, которую, также необходимо учитывать при использовании методов синтеза виртуальной реальности, является длина замедления. Она обозначается Vx и имеет размерность [см], где т - возраст нейтронов и измеряется квадратом расстояния. Согласно работе [179] Гз (3.10) -.2 Ъ_ где г3 - среднеквадратичное расстояние от источника энергий в 1 МэВ до энергии 1 эВ. Пороговым значением перехода нейтронов (при столкновениях нейтронов с ядрами) к тепловой энергии атомов является энергия 0.5 - 1 эВ и в этом случае распределение нейтронов стремится к равновесному максвелловскому распределению: «л/Ёехр( ), при Е 1эВ. (3.11) dE kT При преодолении порогового значения перехода нейронов к тепловым энергиям, необходимо, для использования методов синтеза виртуальной реальности, учитывать ещё один процесс - это процесс диффузии. В этом процессе с постоянным средним значением кинетической энергии тепловых нейтронов осуществляется их перемещение в пространстве вещества, где они находятся. Такое движение в 2D было показано в работе [179], поэтому 101 одной из задач синтеза виртуальной реальности является предоставление возможности для моделирования процесса диффузии нейтронов в кристаллических структурах вещества как в 2D, так и в 3D моделях.
