基于层状结构计算吸收剂量深度分布谱的方法技术

本发明专利技术提供了一种基于层状结构计算吸收剂量深度分布谱的方法，属于航天器空间环境分析技术领域。方法包括：S1、测量试件的几何结构参数，所述几何结构参数包括总厚度H；S2、根据所述总厚度H，利用插值方法将试件划分为n层，计算深度分布，所述n为大于1的整数；S3、计算步骤S2中每层吸收剂量；S4、依据步骤S2中计算得到的所述深度分布数值和步骤S3中计算得到的每层所述吸收剂量数值，构建吸收剂量深度分布谱。本发明专利技术利用插值方法，将简化的平板结构细致分层，之后计算各层平行平板的吸收剂量，构建吸收剂量随深度分布谱，有利于通过简化结构提高计算效率，不仅能够大幅度降低试验成本，还可以大幅度提高模拟效率。还可以大幅度提高模拟效率。还可以大幅度提高模拟效率。

【技术实现步骤摘要】
基于层状结构计算吸收剂量深度分布谱的方法


[0001]本专利技术涉及航天器空间环境分析
，特别涉及一种基于层状结构计算吸收剂量深度分布谱的方法。

技术介绍

[0002]航天器在空间轨道运行期间，将会受到来自银河宇宙线、地球辐射带等多种空间环境因素的影响。上述环境因素对航天器的影响，主要来源于电子、质子、重离子及伽马射线等空间带电粒子的辐射影响。随着电子技术的飞速发展，电子元器件被广泛的应用在宇宙飞船及航天飞机等航天器上，用以完成多种空间任务。对于电子元器件，空间带电粒子的辐射会导致其产生严重的辐照损伤从而引起功能退化，最终导致航天器在轨任务失败。因此，研究空间高能带电粒子辐射环境对电子元器件的影响就显得尤为重要。
[0003]目前，评估半导体器件等电子元器件辐照损伤的方法有多种，电离吸收剂量深度分布谱是其中一种典型的评价方法，该方法可以将模拟数据与实验数据进行等效，从而解释实验中的一些现象。对于电子元器件等与电学有关材料的辐照试验，电离吸收剂量深度分布谱更为重要。但是，辐照试验存在较多问题。首先是时间问题，对于大剂量的辐照试验，仅仅辐照过程就需花费两三周甚至更长时间，极大的浪费了科研人员的宝贵时间；其次是成本问题，空间辐照实验每进行一次就需耗费巨资，使得研究者无法负担高昂的费用。因此，模拟计算对于辐照实验显得尤为重要。相关技术中，进行辐射损伤评估的软件都是基于简单屏蔽模型，如将电子元器件周围的屏蔽等效为均匀的球壳、简单平板等，这样并不能实际表征电子元器件周围的实际屏蔽，依据简单屏蔽模型进行计算会产生较大的误差，且计算复杂、耗时长。

技术实现思路

[0004]针对以上现有技术中的问题，本专利技术提供了一种基于层状结构计算吸收剂量深度分布谱的方法。
[0005]为实现上述目的，本专利技术具体通过以下技术实现：
[0006]本专利技术提供了一种基于层状结构计算吸收剂量深度分布谱的方法，包括以下步骤：
[0007]S1、测量试件的几何结构参数，几何结构参数包括总厚度H；
[0008]S2、根据所述总厚度H，利用插值方法将试件划分为n层，计算深度分布，所述n为大于1的整数；
[0009]S3、计算步骤S2中每层吸收剂量；
[0010]S4、依据步骤S2中计算得到的所述深度分布数值和步骤S3中计算得到的每层所述吸收剂量数值，构建吸收剂量深度分布谱。
[0011]进一步地，步骤S2中，所述插值方法为线性分布方法或指数分布方法；若采用所述线性分布方法将所述试件划分为所述n层，则第m层深度为所述m为大于或等于1且小
于或等于n的整数；
[0012]若采用所述指数分布方法将所述试件划分为所述n层，则第m层深度为所述m为大于或等于1且小于或等于n的整数。
[0013]进一步地，步骤S2中，将所述试件划分为所述n层的操作方法为：首先将所述试件简化为多层平板结构，之后利用插值方法将简化的所述多层平板结构划分为所述n层。
[0014]进一步地，步骤S2中，将所述试件划分为所述n层的操作方法为：首先将所述试件简化为2层平板结构，之后采用所述线性分布方法将所述试件划分为40层或采用所述指数分布方法将所述试件划分为20层。
[0015]进一步地，步骤S3中，所述吸收剂量计算方法为：基于蒙特卡罗方法，通过积分计算每层所述吸收剂量。
[0016]进一步地，步骤S1中，所述总厚度H为20cm。
[0017]进一步地，步骤S1中，所述试件为半导体材料试件或防护材料试件。
[0018]进一步地，步骤S1中，所述几何结构参数还包括材料层或球壳的厚度分布以及成分分布。
[0019]进一步地，步骤S1中，所述吸收剂量包括电离吸收剂量和位移吸收剂量。
[0020]本专利技术利用多层屏蔽分析思想，将半导体材料试件或防护材料试件简化成平行平板，再利用插值方法，将简化的平板结构细致分层，之后计算各层平行平板的吸收剂量，从而获得吸收剂量随深度分布谱。该方法通过简化结构提高计算效率，并且通过插值的方式可以在简单描述平板结构厚度后，根据需求再细致分层，是一种获取吸收剂量深度分析谱的新方法。本专利技术方法步骤简单、易于操作，不仅能够大幅度降低试验成本，还可以大幅度提高模拟效率，对辐射防护以及器件空间环境模拟试验和研究具有重大的意义。在空间环境效应研究与抗辐照加固技术应用中有着明显的实际意义。
附图说明
[0021]为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0022]图1为本专利技术实施例的几何结构；
[0023]图2为本专利技术实施例以线性分布方法分层的几何结构示意图；
[0024]图3为本专利技术实施例以指数分布方法分层的几何结构示意图；
[0025]图4为本专利技术实施例以线性分布方法分层的几何结构的分层示意图；
[0026]图5为本专利技术实施例1的Al试件经过5MeV电子辐照后电离吸收剂量随深度分布图；其中，a图以线性分布方法分层，b图以指数分布方法分层；
[0027]图6为本专利技术实施例1的Si试件经过5MeV电子辐照后电离吸收剂量随深度分布图；其中，a图以线性分布方法分层，b图以指数分布方法分层；
[0028]图7为本专利技术实施例1的Al/Si试件经过5MeV电子辐照后电离吸收剂量随深度分布图；其中，a图以线性分布方法分层，b图以指数分布方法分层。
[0029]图8为本专利技术实施例2的Al试件经过5MeV电子辐照后位移吸收剂量随深度分布图；
其中，a图以线性分布方法分层，b图以指数分布方法分层；
[0030]图9为本专利技术实施例2的Si试件经过5MeV电子辐照后位移吸收剂量随深度分布图；其中，a图以线性分布方法分层，b图以指数分布方法分层；
[0031]图10为本专利技术实施例2的Al/Si试件经过5MeV电子辐照后位移吸收剂量随深度分布图；其中，a图以线性分布方法分层，b图以指数分布方法分层。
具体实施方式
[0032]需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。另外，术语“包括”、“含有”、“具有”的含义是非限制性的，即可加入不影响结果的其它步骤和其它成分。如无特殊说明的，材料、设备、试剂均为市售。
[0033]早期发射的航天器曾多次因辐照损伤而失效，从而造成巨大损失。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越来越少，但仍时有发生。不同类型的空间带电粒子同时作用于航天器用关键材料和电子元器件，会导致空间综合环境效应，如电离/位移协同效应，进而引起卫星性能衰退和功能故障。因此，如果能够通过模拟计算的方式，快速获得辐照实验中试件的电离吸收剂量深度分布谱，对于实现空间综合环境对材料作用基本理论和评价方法，揭示空间综合环境下材料性本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于层状结构计算吸收剂量深度分布谱的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、测量试件的几何结构参数，所述几何结构参数包括总厚度H；S2、根据所述总厚度H，利用插值方法将试件划分为n层，计算深度分布，所述n为大于1的整数；S3、计算步骤S2中每层吸收剂量；S4、依据步骤S2中计算得到的所述深度分布数值和步骤S3中计算得到的每层所述吸收剂量数值，构建吸收剂量深度分布谱。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S2中，所述插值方法为线性分布方法或指数分布方法；若采用所述线性分布方法将所述试件划分为所述n层，则第m层深度为所述m为大于或等于1且小于或等于n的整数；若采用所述指数分布方法将所述试件划分为所述n层，则第m层深度为所述m为大于或等于1且小于或等于n的整数。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤S2中，将所述试件划分为所述n层的操作方法为：首先将所述试件简化为多层平板结...

【专利技术属性】
技术研发人员：李兴冀，应涛，杨剑群，徐晓东，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：