[發(fā)明專利]一種航空綜合輻射劑量測(cè)量系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811620587.0
• 申請(qǐng)日: 2018-12-28
• 公開（公告）號(hào): CN109597112B
• 公開（公告）日: 2020-05-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 余慶龍;盧琪;孫越強(qiáng);荊濤;張珅毅;張斌全;張偉杰;孫瑩
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院國(guó)家空間科學(xué)中心
• 主分類號(hào): G01T1/02
• 分類號(hào): G01T1/02
• 代理公司: 北京方安思達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11472
• 代理人: 陳琳琳;王宇楊

1.一種航空綜合輻射劑量測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，所述航空綜合輻射劑量測(cè)量系統(tǒng)包括：探測(cè)器、信號(hào)處理模塊、信號(hào)采集模塊、FPGA模塊和航空綜合輻射劑量數(shù)據(jù)處理模塊；

所述探測(cè)器，用于在接收到粒子有效劑量信號(hào)后產(chǎn)生電荷信號(hào)響應(yīng)，輸出至信號(hào)處理模塊；

所述信號(hào)處理模塊，用于將電荷信號(hào)響應(yīng)放大并轉(zhuǎn)換為可采樣的模擬信號(hào)，輸出至信號(hào)采集模塊；

所述信號(hào)采集模塊，用于采集模擬信號(hào)，并將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，輸出至FPGA模塊；

所述FPGA模塊，用于實(shí)現(xiàn)對(duì)探測(cè)器、信號(hào)處理模塊和信號(hào)采集模塊進(jìn)行初始化配置和指令控制，并根據(jù)獲取的數(shù)字信號(hào)計(jì)算入射粒子沉積能量精細(xì)能譜和綜合探測(cè)粒子的輻射劑量，對(duì)入射粒子成分和中子進(jìn)行鑒別，將數(shù)據(jù)發(fā)送至航空綜合輻射劑量數(shù)據(jù)處理模塊；

所述航空綜合輻射劑量數(shù)據(jù)顯示存儲(chǔ)模塊，用于對(duì)FPGA模塊上傳的數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示和存儲(chǔ)；

所述FPGA模塊包括信號(hào)處理采集控制單元、入射粒子沉積能量精細(xì)能譜計(jì)算單元、綜合探測(cè)粒子的輻射劑量計(jì)算單元、入射粒子成分鑒別單元、中子探測(cè)單元和數(shù)據(jù)發(fā)送單元；

所述信號(hào)處理采集控制單元，用于對(duì)探測(cè)器、信號(hào)處理模塊和信號(hào)采集模塊進(jìn)行初始化和基礎(chǔ)配置，發(fā)送控制指令；

所述入射粒子沉積能量精細(xì)能譜計(jì)算單元，用于根據(jù)獲取的數(shù)字信號(hào)計(jì)算對(duì)應(yīng)的沉積能量dE：

dE＝k·ADC+b (1)

其中ADC為信號(hào)采集模塊ADC單元進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換后獲取的數(shù)字信號(hào)，k為標(biāo)定的數(shù)字信號(hào)與沉積能量dE的線性關(guān)系系數(shù)，b為擬合公式偏移常數(shù)；

所述入射粒子沉積能量精細(xì)能譜LET_i為：

LET_i＝dE_i/dX (2)

其中，dE_i為第i個(gè)粒子沉積能量，dX為單位探測(cè)器厚度；

所述綜合探測(cè)粒子的輻射劑量計(jì)算單元，用于計(jì)算吸收劑量D_i、品質(zhì)因子Q_i及當(dāng)量劑量H_i；

所述第i個(gè)粒子吸收劑量D_i為：

D_i＝dE_i/m (3)

其中，m為探測(cè)器質(zhì)量；

所述第i個(gè)粒子當(dāng)量劑量H_i為：

H_i＝Q_i·dE_i/m (4)

其中，Q_i為第i個(gè)粒子的輻射品質(zhì)因子，根據(jù)ICRP-60推薦品質(zhì)因子參數(shù)：

Q_i＝1 if LET_i≤10keV·μm^-1 (5)

Q_i＝0.32·LET_i-2.2 if 10keV·μm^-1≤LET_i≤100keV·μm^-1 (6)

所述入射粒子成分鑒別單元，用于通過前端探測(cè)器測(cè)量dE_i與后面多片探測(cè)器獲得入射粒子總能量E_i的乘積得到入射粒子原子序數(shù)z，從而對(duì)入射粒子成分進(jìn)行鑒別；

所述中子探測(cè)單元，用于實(shí)現(xiàn)中子探測(cè)功能，當(dāng)所述多片疊層Si探測(cè)器前后兩片探測(cè)器有信號(hào)時(shí)為帶電粒子輻射；當(dāng)前后兩片探測(cè)器無信號(hào)輸出，而中間Si探測(cè)器有信號(hào)輸出則是中子輻射；

所述數(shù)據(jù)發(fā)送單元，用于將入射粒子沉積能量精細(xì)能譜和綜合探測(cè)粒子的輻射劑量、入射粒子成分鑒別結(jié)果和中子輻射數(shù)據(jù)發(fā)送至航空綜合輻射劑量數(shù)據(jù)顯示存儲(chǔ)模塊。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的航空綜合輻射劑量測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，所述探測(cè)器包括半導(dǎo)體探測(cè)器，所述半導(dǎo)體探測(cè)器為Si探測(cè)器。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的航空綜合輻射劑量測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，所述Si探測(cè)器采用多片疊層Si探測(cè)器，厚度不大于0.3mm。