[發明專利]一種用于評估地球軌道衛星輻射劑量率的方法

在審

• 申請號: 201410709077.6
• 申請日: 2014-11-26
• 公開（公告）號: CN105701327A
• 公開（公告）日: 2016-06-22
• 發明（設計）人: 楊垂柏;曹光偉;張賢國;荊濤;張斌全;孔令高;張珅毅;梁金寶;孫越強
• 申請（專利權）人: 中國科學院空間科學與應用研究中心
• 主分類號: G06F19/00
• 分類號: G06F19/00;G01T1/00
• 代理公司: 北京方安思達知識產權代理有限公司 11472
• 代理人: 王宇楊;呂愛霞

本發明提供一種用于評估地球軌道衛星輻射劑量率的方法，所述方法包括：步驟101，將實測的一段時間內的空間粒子數作為持續動態輸入，采用粒子輸運計算工具計算出不同能量粒子在衛星結構材料中的深度和不同能量下器件靈敏區材料能量沉積，分別形成表格；依據空間粒子輸入的空間通量譜結合空間粒子在衛星結構材料中深度關系計算出空間粒子在目標位置處的粒子通量譜；步驟102，獲得目標位置處的空間粒子通量譜后，結合不同能量空間粒子在器件靈敏區材料中的能量沉積關系，獲得空間粒子在目標位置處的器件靈敏區材料中的能量沉積面密度總和；步驟104，依據能量沉積面密度總和器件靈敏區材料的密度，計算空間粒子在目標位置處的輻射劑量率。

技術領域

本發明涉及衛星在軌空間輻射環境效應管理領域，尤其涉及一種用于評估地球軌道衛星輻射劑量率的方法。

背景技術

空間輻射環境的高能電子、高能質子及重離子等要素都會對衛星造成輻射效應危害，其中尤其高能電子和高能質子為甚，其通量較重離子要大。空間粒子在穿越物質的過程中會由于受到原子核和核外電子形成的阻力而損失掉能量，而損失掉的能量將會轉移給阻滯其的物質，導致接收能量的物質漸漸出現異化或者器件出現性能衰減，被稱之為電離輻射劑量效應。物質在單位時間內遭受到輻射劑量即被稱之為劑量率，其中雙極性器件在遭受到低劑量率的輻照時會出現一些輸入端電壓發生偏移的現象，被稱之為低劑量率增強效應。低劑量率效應的發生將造成器件的閾值電壓發生偏移，嚴重將導致器件無法試用，極大影響衛星系統的可靠性，對衛星安全運行造成干擾。

由于衛星輻射劑量率效應會對衛星造成干擾危害，因此，在衛星研制階段、在軌管理及事后故障診斷階段，開展衛星輻射劑量率評估是一種降低誤判輻射低劑量率增強效應的危害的重要手段。

發明內容

本發明的目的在于，為解決現在研究雙極性器件的低劑量率增強效應需要評估空間低劑量率空間分布的問題，本發明提供一種用于評估衛星輻射劑量率的評估方法。

為了實現上述目的，本發明提供了一種用于評估地球軌道衛星輻射劑量率的方法，所述方法包括：

步驟101，將實測的一段時間內的空間粒子數作為持續動態輸入，采用粒子輸運計算工具計算出不同能量粒子在衛星結構材料中的深度和不同能量下器件靈敏區材料能量沉積，并記錄深度和能量沉積的對照關系；

依據空間粒子輸入的空間通量譜和空間粒子在衛星結構材料中深度關系計算出空間粒子在目標位置處的粒子通量譜；

步驟102，獲得目標位置處的空間粒子通量譜后，結合不同能量空間粒子在器件靈敏區材料中的能量沉積關系，獲得空間粒子在目標位置處的器件靈敏區材料中的能量沉積面密度總和；

步驟103 ，依據能量沉積面密度總和及器件靈敏區材料的密度，計算空間粒子在目標位置處的輻射劑量率。

可選的，上述步驟101進一步包含：

步驟101-1，獲取一個評估時間段內的空間粒子數，并將設定時間段內獲取的空間粒子數作為空間環境數據；

步驟101-2，利用粒子輸運計算工具計算不同能量的空間粒子在衛星結構材料入射深度的能量和深度關系對照表，和不同能量的空間粒子穿透不同深度的衛星結構材料后在器件內靈敏區材料的能量沉積面密度和深度關系對照表；

依據得到的不同能量的空間粒子的能量和深度數據獲得基于所有空間所有粒子所有能量點的累加結果，即獲得了空間粒子在目標位置處的器件靈敏區材料中的能量沉積面密度總和；

步驟101-3，將衛星內部需要評估的位置及評估的位置與周圍構型抽樣成平板結構或球結構，并得出評估部位深度值；

步驟101-4，將得到的空間環境數據對應的能譜依據冪律關系重建為微分能譜，進而得到粒子微分譜。

進一步可選的，上述步驟103 具體為：