质子辐射

质子辐射是一种由一定能量的质子组成的粒子辐射，主要存在于太空辐射中。它的能量范围通常在1至1000 MeV之间，是太阳质子事件（SPE）和银河系宇宙射线（GCR）的主要成分之一。质子辐射具有较强的穿透力，会对人体健康和电子元器件造成显著影响。

影响及防护

人体健康

质子辐射能够使受作用物质的分子或原子产生电离，进而引发一系列变化。当作用于人体或生物体时，可能会导致组织细胞的死亡或变异，从而产生多种健康问题。这些危害的程度取决于辐射的物理特性以及个体的生物学特征。质子辐射可以通过两种途径对生物体内的活性物质，特别是细胞核中的脱氧核糖核酸（DNA），产生损伤。一种是直接作用于DNA，通过电离过程对其造成伤害；另一种则是通过与细胞中的水分子相互作用所产生的自由基，间接地损害生物活性物质。这种辐射可能导致DNA突变、染色体畸变、细胞变异和细胞凋亡等一系列后果。具体的健康问题包括癌症、辐射遗传效应、白内障、造血器官损伤、皮肤损伤、免疫系统功能下降、神经系统的损伤、食欲不振和恶心呕吐等症状。

电子器件

质子辐射进入微电子器件后会产生电离作用，这可能会影响微电子电路的工作状态，甚至导致错误或失效。这一现象被称为单粒子事件，其中包括单粒子翻转、单粒子锁定和单粒子失效三种类型。单粒子翻转指的是宇宙射线或辐射带中的高能带电粒子撞击微电子器件时，在器件内部短时间内产生大量电子-空穴对，最终导致器件工作状态的瞬间反转。这种情况通常不会导致器件永久失效，而是产生暂时性的软故障。然而，随着器件集成度的提高，单粒子翻转事件的发生概率也随之增加。单粒子锁定事件发生在CMOS电路中，当高能带电粒子穿过芯片时，会在P阱衬底结中积累大量电荷，导致瞬时电流流过电阻并产生电压降，从而使寄生晶体管导通，进而引发锁定事件。如果电流过大，就有可能导致器件烧毁，也就是单粒子失效事件。一旦出现锁定现象，器件无法自行恢复正常状态，除非采取断电后再重启的操作。

防护

对于不同能量级别的质子辐射，其防护方法也有所差异。低能质子（低于10 MeV）相对容易防护，而高能质子则因其强穿透性而难以防护。例如，10 MeV的质子需要约0.06厘米厚度的铝才能完全吸收，而100 MeV的质子则需要大约3.7厘米厚的铝，1000 MeV的质子则需要高达150厘米厚的铝来进行有效防护。

参考资料

质子辐射 .质子辐射 .2024-11-04

质子辐射 .质子辐射 .2024-11-04

质子辐射 .百度.2024-11-04