[发明专利]基于吸收剂量深度分布计算辐射敏感部位电离吸收剂量的方法

说明书

本发明提供基于吸收剂量深度分布计算辐射敏感部位电离吸收剂量的方法，属于空间环境效应、核科学与应用技术领域。本发明首先选取一种已知一维电离吸收剂量深度分布的材料，并将其吸收剂量深度分布转化为吸收剂量随等效厚度的分布；对辐射敏感部位所处的结构进行区域划分，确定各区域材料种类、材料厚度以及辐射敏感部位与区域连线的最大角度；然后将各个区域的材料的厚度转化为等效厚度，确定各个等效厚度的吸收剂量和单向吸收剂量，最终计算得到结构中敏感部位的电离吸收剂量。本发明解决了现有技术辐射敏感部位电离吸收剂量计算复杂、耗时长的问题。本发明可用于快速评估航天器等复杂结构的电离吸收剂量。

技术领域

本发明涉及计算辐射敏感部位电离吸收剂量的方法，属于空间环境效应、核科学与应用技术领域。

背景技术

吸收剂量是指单位质量物质受辐射后吸收辐射的能量，吸收剂量严格的定义是辐射给予质量为dm的物质的平均授予能量dE被dm除所得的商，用符号D表示，单位为戈瑞(Gy)。航天器在空间轨道运行，将会受到多种环境因素的影响：如粒子辐射、微重力、及原子氧等。随着电子技术的飞速发展，电子元器件的应用越来越广泛。在卫星、宇宙飞船及航天飞机上，广泛应用电子器件，以实现各种功能。对于电子器件，粒子辐射是最致命的环境因素。早期发射的航天器曾多次因损伤而失效。随着科学技术的发展，虽然卫星等航天器产生致命故障的事例有所减少，但仍时有发生。空间粒子辐射会使卫星的工作寿命缩短，从而造成巨大损失。即使采用封装和加保护等方法也不能保证电子器件完全避免辐射的影响。

航天工程上最为关心的内容主要涉及两方面：一是快速准确评估敏感部件(电子元器件、热控涂层、导线、光学部件等)处所受到的辐射吸收剂量；二是针对敏感器件的防护设计找到一种快速评价方法。因此，如果能够找到一种计算方法，在保持较高的计算精度条件下，能够快速评估航天器等复杂结构的吸收剂量，对于保障航天器在轨安全运行具有重要的意义。

对于材料单一的简单结构，现在工程上常用的有一维电离吸收剂量深度分布，但是计算涉及多种材料的复杂结构的吸收剂量，现有方法计算复杂，耗时长，缺乏简单、快速的计算方法。

发明内容

本发明为解决现有技术辐射敏感部位电离吸收剂量计算复杂、耗时长的问题，提供了基于吸收剂量深度分布计算辐射敏感部位电离吸收剂量的方法。

本发明所述基于吸收剂量深度分布计算辐射敏感部位电离吸收剂量的方法，通过以下技术方案实现：

步骤一、选取一种已知一维电离吸收剂量深度分布D(t)的材料A；

步骤二、根据x＝ρ×t/10，将步骤一中选取材料A的吸收剂量深度分布D(t)转化为吸收剂量随等效厚度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；

步骤三、以辐射敏感部位为球心做球体，使辐射敏感部位所处的结构完全包括在球体内，从径向E和维向ω将球体的表面划分为N个区域，N为大于2的整数，区域i所对应的径向尺寸范围为E_i，维向尺寸范围为ω_i，i∈[1,N]；

步骤四、将辐射敏感部位与区域i的边上各点连线，确定区域i与连线所包裹的部分对应结构中所包含的M种材料、每种材料的厚度以及辐射敏感部位与区域i连线的最大角度α_i；

步骤五、将步骤四中确定的区域i内所有材料的厚度转化为等效厚度x_i；

步骤六、根据步骤二中吸收剂量随等效厚度D(x)的分布，确定等效厚度x_i对应的吸收剂量D(x_i)；

步骤七、将D(x_i)转化为等效厚度x_i对应的单向吸收剂量D′(x_i)；