空间高精度测光CMOS图像传感器质子辐照后变温测试及参数退火规律研究

分类： 核科学技术 >> 辐射物理与技术 提交时间： 2025-04-19

杨思妮 文林 赵子韬 刘炳凯 冯婕 李豫东 郭旗

摘要： 系外行星巡天望远镜采用233K工作的高精度CMOS图像传感器进行行星探测，然而空间环境中质子辐照与温度波动会引发传感器性能退化，严重威胁望远镜在轨性能与使用寿命。本研究旨在揭示质子辐照后不同温度对CMOS图像传感器关键参数的影响，为评估器件辐射损伤提供理论依据。通过开展60 MeV质子6.71×1010 p/cm2注量质子辐照实验，系统测试不同温度下暗电流、噪声等核心参数变化规律，结合像素追踪方法量化热像素激活能，开展退火试验分析参数恢复程度，并基于半导体器件物理与辐射损伤理论进行机理分析。实验表明：随温度升高，暗电流及其不均匀性呈指数增长，固定模式噪声、时域噪声与热像素数量线性增加，暗电流分布高斯均值右移，热像素激活能（0.627eV）低于普通像素（0.726eV），团簇缺陷主导了热像素生成。退火后暗电流有明显恢复的现象，但固定模式噪声未见明显恢复。结合像素结构分析质子位移损伤诱发的体缺陷是敏感参数退化的根本原因，研究结果为空间高精度CMOS传感器在轨运行提供了关键实验数据与理论支撑。

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