[发明专利]一种用于评估地球轨道卫星辐射剂量率的方法

说明书

本发明提供一种用于评估地球轨道卫星辐射剂量率的方法，所述方法包括：步骤101，将实测的一段时间内的空间粒子数作为持续动态输入，采用粒子输运计算工具计算出不同能量粒子在卫星结构材料中的深度和不同能量下器件灵敏区材料能量沉积，分别形成表格；依据空间粒子输入的空间通量谱结合空间粒子在卫星结构材料中深度关系计算出空间粒子在目标位置处的粒子通量谱；步骤102，获得目标位置处的空间粒子通量谱后，结合不同能量空间粒子在器件灵敏区材料中的能量沉积关系，获得空间粒子在目标位置处的器件灵敏区材料中的能量沉积面密度总和；步骤104，依据能量沉积面密度总和器件灵敏区材料的密度，计算空间粒子在目标位置处的辐射剂量率。

技术领域

本发明涉及卫星在轨空间辐射环境效应管理领域，尤其涉及一种用于评估地球轨道卫星辐射剂量率的方法。

背景技术

空间辐射环境的高能电子、高能质子及重离子等要素都会对卫星造成辐射效应危害，其中尤其高能电子和高能质子为甚，其通量较重离子要大。空间粒子在穿越物质的过程中会由于受到原子核和核外电子形成的阻力而损失掉能量，而损失掉的能量将会转移给阻滞其的物质，导致接收能量的物质渐渐出现异化或者器件出现性能衰减，被称之为电离辐射剂量效应。物质在单位时间内遭受到辐射剂量即被称之为剂量率，其中双极性器件在遭受到低剂量率的辐照时会出现一些输入端电压发生偏移的现象，被称之为低剂量率增强效应。低剂量率效应的发生将造成器件的阈值电压发生偏移，严重将导致器件无法试用，极大影响卫星系统的可靠性，对卫星安全运行造成干扰。

由于卫星辐射剂量率效应会对卫星造成干扰危害，因此，在卫星研制阶段、在轨管理及事后故障诊断阶段，开展卫星辐射剂量率评估是一种降低误判辐射低剂量率增强效应的危害的重要手段。

发明内容

本发明的目的在于，为解决现在研究双极性器件的低剂量率增强效应需要评估空间低剂量率空间分布的问题，本发明提供一种用于评估卫星辐射剂量率的评估方法。

为了实现上述目的，本发明提供了一种用于评估地球轨道卫星辐射剂量率的方法，所述方法包括：

步骤101，将实测的一段时间内的空间粒子数作为持续动态输入，采用粒子输运计算工具计算出不同能量粒子在卫星结构材料中的深度和不同能量下器件灵敏区材料能量沉积，并记录深度和能量沉积的对照关系；

依据空间粒子输入的空间通量谱和空间粒子在卫星结构材料中深度关系计算出空间粒子在目标位置处的粒子通量谱；

步骤102，获得目标位置处的空间粒子通量谱后，结合不同能量空间粒子在器件灵敏区材料中的能量沉积关系，获得空间粒子在目标位置处的器件灵敏区材料中的能量沉积面密度总和；

步骤103 ，依据能量沉积面密度总和及器件灵敏区材料的密度，计算空间粒子在目标位置处的辐射剂量率。

可选的，上述步骤101进一步包含：

步骤101-1，获取一个评估时间段内的空间粒子数，并将设定时间段内获取的空间粒子数作为空间环境数据；

步骤101-2，利用粒子输运计算工具计算不同能量的空间粒子在卫星结构材料入射深度的能量和深度关系对照表，和不同能量的空间粒子穿透不同深度的卫星结构材料后在器件内灵敏区材料的能量沉积面密度和深度关系对照表；

依据得到的不同能量的空间粒子的能量和深度数据获得基于所有空间所有粒子所有能量点的累加结果，即获得了空间粒子在目标位置处的器件灵敏区材料中的能量沉积面密度总和；

步骤101-3，将卫星内部需要评估的位置及评估的位置与周围构型抽样成平板结构或球结构，并得出评估部位深度值；

步骤101-4，将得到的空间环境数据对应的能谱依据幂律关系重建为微分能谱，进而得到粒子微分谱。

进一步可选的，上述步骤103 具体为：