近期，中科院空间中心“脉冲激光试验单粒子效应实验室”为所承担的国科大天文与空间学院18-19学年“航天器空间环境效应”课程开展了12学时的单粒子效应实验课。该实验室综合利用地处怀柔科学城毗邻国科大的地利，发挥科技人才及自研设备优势，在尺方实验桌上演绎了相对抽象晦涩的空间科学与技术知识，提高了同学们的学习兴趣。

　　该课程实验环节已连续开展三学年，空间中心科研及教师团队在首席教师韩建伟的带领下，首先完成了相关基础理论课内容的教学；课程教师马英起设计并讲授了试验大纲，内容主要是利用脉冲激光束模拟演示高能宇宙线诱发的卫星用器件电路多类型单粒子效应的特征、影响和危害，在朱翔、上官士鹏、李赛、陈钱、李悦等多名科研人员协助下，学生们分组轮流开展了试验操作，针对PN结形成的单粒子瞬态脉冲、单粒子锁定及其防护、单粒子翻转阈值测试等基础实验。最后，设立开放试验环节，让学生自选试验对象，自主设计试验内容。

　　同学们的表现大放异彩：

　　率先完成试验的是郝梦坛等一组同学，他们选取了单稳态触发器作为主电路核心器件，将截止状态的二极管作为前端电路，尝试激励前端电路产生单粒子瞬态脉冲，实验研究该瞬态脉冲对主电路的影响。试验效果是激光照射前二极管截止，输入端为低电平，输出保持高电平不变；激光照射二极管产生单粒子效应时，瞬态电流将输入端电平拉高，输出低电平矩形脉冲。从课上听讲到完成规定的单粒子实验，再到自主设计电路、曲折调试电路并完成实验，该组同学已将课上所学知识和动手操作经验融会贯通。  

　　刘鹏程、陈加伟等同学组成的“单粒子效应对异或门工作电路的影响”团队也取得了预期的试验效果。他们将二极管的单粒子瞬态脉冲实验电路作为前端电路，异或门电路作为主电路，试验前设计了电路图并通过仿真手段获取了预期结果，搭建好实验电路加电测试却发现电路输出异常，针对可能的原因逐一排查后，找到了电路连接异常的地方并进行修正。他们通过齐心协力解决了问题，获得了试验测试结果，并发现只有在瞬态电流脉冲幅度达到一定值后，才会对后续的数字电路造成影响，一旦达到阈值，会使器件的输出逻辑电平发生反转，直接给空间任务整个电子系统的可靠性带来极大的安全隐患。这一团队发挥了主观能动性，提前仿真、发现异常、排除故障、独立设计并完成了实验。

　　另外，还有杨涵、王云哲、王璐钰、王伶杰、任廷领等多位同学分别提出了“D触发器、序列信号发生器及微控制器受单粒子翻转效应影响”、“十分频电路受单粒子瞬态脉冲影响”及“继电器对单粒子闩锁效应的防护”等试验设计思路。其中，脉冲激光微束从背面辐照微控制器芯片，依次利用240pJ、500pJ及800pJ的脉冲激光对芯片进行辐照，未发现LED有明暗变化，但是电路电流从1mA变为6mA。这一实验现象表明，芯片中产生了单粒子瞬态脉冲，但脉宽为微秒量级，而人肉眼对灯光频闪的分辨率无法观察灯泡亮度以及数码管数字的变化。虽然未能实现最初的理想设计，但该组同学均一丝不苟地认真分析了每个阶段的问题，得到了更大的收获。同学们也认识到了实验过程的艰辛，从方案研讨到实验准备，从正式实验再到结果分析阶段，每一个环节都可能会出现意料之外的问题，这对同学们的实验设计、实验操作和结果处理能力都有了很大的促进和提高。

　　课后同学们表示：“自主设计实验开发了思维能力，拓展了科研学习思路，提高了科研敏感度，为大家学习理论课程以及后续的研究工作都提供了巨大的帮助。”“实验科学动手操作不易，运用仿真和试验手段能够相互促进，在对知识点的理解上获得了很大的提升。”“研究方向不同，上手机会很少，到空间中心激光试验室能够亲自动手，非常幸运，对单粒子效应有了更加清晰的认识，同时还锻炼了自己与合作队员之间的团队协作能力。”

　　通过先理论教学后动手实践，先基础操作后开放试验的教学模式，综合利用我院研究所的科研人才、一流设备与技术经验优势，体现科教融合的同时，极大调动了学生自我创新的积极性，能够提升学生的探索意识及探索技能，可为我院交叉学科教育发展及综合素质人才培养提供良好范例。