[發明專利]基于吸收劑量深度分布計算輻射敏感部位電離吸收劑量的方法

在審

• 申請號: 201810135793.6
• 申請日: 2018-02-09
• 公開（公告）號: CN108345023A
• 公開（公告）日: 2018-07-31
• 發明（設計）人: 李興冀;劉超銘;楊劍群;呂鋼;劉勇
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: G01T1/02
• 分類號: G01T1/02
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 楊立超

本發明提供基于吸收劑量深度分布計算輻射敏感部位電離吸收劑量的方法，屬于空間環境效應、核科學與應用技術領域。本發明首先選取一種已知一維電離吸收劑量深度分布的材料，并將其吸收劑量深度分布轉化為吸收劑量隨等效厚度的分布；對輻射敏感部位所處的結構進行區域劃分，確定各區域材料種類、材料厚度以及輻射敏感部位與區域連線的最大角度；然后將各個區域的材料的厚度轉化為等效厚度，確定各個等效厚度的吸收劑量和單向吸收劑量，最終計算得到結構中敏感部位的電離吸收劑量。本發明解決了現有技術輻射敏感部位電離吸收劑量計算復雜、耗時長的問題。本發明可用于快速評估航天器等復雜結構的電離吸收劑量。

技術領域

本發明涉及計算輻射敏感部位電離吸收劑量的方法，屬于空間環境效應、核科學與應用技術領域。

背景技術

吸收劑量是指單位質量物質受輻射后吸收輻射的能量，吸收劑量嚴格的定義是輻射給予質量為dm的物質的平均授予能量dE被dm除所得的商，用符號D表示，單位為戈瑞(Gy)。航天器在空間軌道運行，將會受到多種環境因素的影響：如粒子輻射、微重力、及原子氧等。隨著電子技術的飛速發展，電子元器件的應用越來越廣泛。在衛星、宇宙飛船及航天飛機上，廣泛應用電子器件，以實現各種功能。對于電子器件，粒子輻射是最致命的環境因素。早期發射的航天器曾多次因損傷而失效。隨著科學技術的發展，雖然衛星等航天器產生致命故障的事例有所減少，但仍時有發生。空間粒子輻射會使衛星的工作壽命縮短，從而造成巨大損失。即使采用封裝和加保護等方法也不能保證電子器件完全避免輻射的影響。

航天工程上最為關心的內容主要涉及兩方面：一是快速準確評估敏感部件(電子元器件、熱控涂層、導線、光學部件等)處所受到的輻射吸收劑量；二是針對敏感器件的防護設計找到一種快速評價方法。因此，如果能夠找到一種計算方法，在保持較高的計算精度條件下，能夠快速評估航天器等復雜結構的吸收劑量，對于保障航天器在軌安全運行具有重要的意義。

對于材料單一的簡單結構，現在工程上常用的有一維電離吸收劑量深度分布，但是計算涉及多種材料的復雜結構的吸收劑量，現有方法計算復雜，耗時長，缺乏簡單、快速的計算方法。

發明內容

本發明為解決現有技術輻射敏感部位電離吸收劑量計算復雜、耗時長的問題，提供了基于吸收劑量深度分布計算輻射敏感部位電離吸收劑量的方法。

本發明所述基于吸收劑量深度分布計算輻射敏感部位電離吸收劑量的方法，通過以下技術方案實現：

步驟一、選取一種已知一維電離吸收劑量深度分布D(t)的材料A；

步驟二、根據x＝ρ×t/10，將步驟一中選取材料A的吸收劑量深度分布D(t)轉化為吸收劑量隨等效厚度D(x)的分布，其中，ρ表示材料密度，t表示材料厚度，x表示等效厚度；

步驟三、以輻射敏感部位為球心做球體，使輻射敏感部位所處的結構完全包括在球體內，從徑向E和維向ω將球體的表面劃分為N個區域，N為大于2的整數，區域i所對應的徑向尺寸范圍為E_i，維向尺寸范圍為ω_i，i∈[1,N]；

步驟四、將輻射敏感部位與區域i的邊上各點連線，確定區域i與連線所包裹的部分對應結構中所包含的M種材料、每種材料的厚度以及輻射敏感部位與區域i連線的最大角度α_i；

步驟五、將步驟四中確定的區域i內所有材料的厚度轉化為等效厚度x_i；

步驟六、根據步驟二中吸收劑量隨等效厚度D(x)的分布，確定等效厚度x_i對應的吸收劑量D(x_i)；

步驟七、將D(x_i)轉化為等效厚度x_i對應的單向吸收劑量D′(x_i)；