【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及空间半导体器件抗辐射领域，具体涉及一种评估面密度铝等效法对单能电子电离剂量计算差异的方法。
技术介绍
1、航天器在轨运行时，不可避免的会遭受空间环境的影响，包括来自地球辐射带、太阳宇宙线以及银河宇宙线的高能电子、质子和其他重离子等，这些高能粒子极易影响半导体器件或电路系统性能，这些高能粒子作用于器件敏感区会产生电离总剂量效应、位移损伤效应和单粒子效应等，导致半导体器件性能退化或失效，甚至整个电子系统瘫痪。空间辐射效应是导致航天器电子器件、系统故障的重要因素之一，严重影响航天器在轨寿命。
2、为了评估在轨航天器敏感区域的辐射剂量水平，国内外常用面密度铝等效方法计算器件敏感区的吸收剂量，面密度铝等效方法是一种剂量评估中常用的传统计算方法，其通过公式：ρxhx＝ρalhal计算航天器载荷结构材料在相同面密度下，等效铝材料的几何厚度，然后根据铝材料的深度剂量分布计算屏蔽后敏感区的沉积剂量。使用面密度铝等效法计算敏感区吸收剂量的软件有很多，其中最经典的输运仿真软件是shieldose-2，它由美国国家标准与技术研究院(nist)开发，可根据电子和质子能谱计算航天器铝材料屏蔽后的深度剂量关系。目前国内外科研机构或单位使用该程序计算航天器屏蔽剂量仍然占较大比重，然而这种面密度铝等效方法对单能电子入射器件产生的电离总剂量计算不够准确，会高估或低估不同材料屏蔽后的电离总剂量，导致航天器在轨辐射剂量评估的准确性存在一定风险。
3、而现在基于蒙特卡罗仿真的实际材料计算方法可以较准确计算每种材料屏蔽后的电离总剂量，
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于，提供一种评估面密度铝等效法对单能电子电离剂量计算差异的方法，该方法首先在蒙特卡罗仿真软件中建立三层平板模型，其中第一层设置实际屏蔽材料的类型和面密度、第二层设置为被屏蔽目标硅探测器、第三层设置为5mm厚度的铝材料，然后设置入射电子能量、电子注量和电子入射角度，最后通过蒙特卡罗仿真计算得到单能电子透过该实际材料屏蔽后在硅探测器中的电离吸收剂量。该实际屏蔽材料面密度铝等效分析法也需要建立同样的三层平板模型，只将实际屏蔽材料替换成与其相等面密度的铝材料，其它层不变，再通过蒙特卡罗仿真计算得到该方法得到的单能电子透过铝材料屏蔽后在硅探测器中的电离吸收剂量，最后把两种方法计算出的电离吸收剂量作差，即得到上述两种方法对单能电子电离剂量屏蔽效果的差异。本专利技术实时性强，方法简单快速，计算结果准确。
2、本专利技术所述的一种评估面密度铝等效法对单能电子电离剂量计算差异的方法，按下列步骤进行：
3、a、在蒙特卡罗输运软件geant4中建立三层平板模型；第一层设置实际屏蔽材料的类型和面密度；第二层设置为被屏蔽目标厚度为20μm的硅探测器，第三层设置为5mm厚度的铝材料；
4、b、设置入射电子能量、电子注量和电子入射角度；
5、c、通过蒙特卡罗仿真软件geant4会通过公式(1)和公式(2)分别计算在中间层硅探测器中电子电离剂量de以及轫致辐射光子所导致的电离剂量dr，de和dr之和即为单能电子透过该实际材料屏蔽后在硅探测器中的电离吸收剂量d1，该电离吸收剂量即为实际材料计算法得到的电离总剂量d1；
6、
7、
8、d、在蒙特卡罗输运软件geant4中建立同样的三层平板模型，将步骤a中第一层实际屏蔽材料替换成与其相等面密度的铝材料，第二层和第三层设置不变；
9、e、重复步骤b，然后与步骤c蒙特卡罗仿真软件geant4通过公式(1)和公式(2)计算得到单能电子透过铝材料屏蔽后在硅探测器中的电离吸收剂量d2，该电离吸收剂量即为面密度铝等效分析法得到的电离总剂量d2；
10、f、将步骤c中得到的任意一种实际材料屏蔽后的电离总剂量d1与步骤e中使用面密度铝等效分析法得到的电离总剂量d2作差，即得到实际材料计算法和该材料面密度铝等效分析法对单能电子电离剂量屏蔽效果的差异。
11、本专利技术所述的一种评估面密度铝等效法对单能电子电离剂量计算差异的方法，该方法中所述的硅材料厚度的选取是在蒙特卡罗仿真软件中设置若干层相同厚度的硅材料，计算硅材料中的电离剂量沉积，然后逐渐减小硅材料厚度，当最上面两层硅材料之间的电离剂量沉积差异小于10％时，即认为此时硅材料厚度选取20μm是合理的。
12、本专利技术所述的一种评估面密度铝等效法对单能电子电离剂量计算差异的方法，该方法实时性强，方法简单快速，可以准确计算出实际屏蔽材料面密度铝等效法对于器件敏感区所遭受的电离剂量误差，为半导体器件在轨剂量评估提供有力支撑，同时为载荷屏蔽设计优化提供理论依据。
13、因此本专利技术适用于需要对半导体器件进行屏蔽防护、在轨剂量计算的器件研制单位、器件抗辐射加固单位、科研院所和航天载荷单位使用。
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1.一种评估面密度铝等效法对单能电子电离剂量计算差异的方法，其特征在于按下列步骤进行：
【技术特征摘要】
1.一种评估面密度铝等效法对单能电子电离剂量...
【专利技术属性】
技术研发人员：冯婕，刘明宇，何承发，李豫东，郭旗，
申请(专利权)人：中国科学院新疆理化技术研究所，
类型：发明
国别省市：
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