火星土壤中银河宇宙射线辐射剂量的模拟研究
发布时间：2021-07-28 16:56
随着科学技术的进步,人类登陆火星的计划已被提上NASA、ESA和我国空间探索事业发展的日程。空间辐射是人类开展星际旅行和移民火星必须面对的极端恶劣环境之一。火星表面主要的粒子辐射来源为:由剧烈太阳活动产生的高能太阳粒子（Solar Energetic Particles,SEPs）和来自银河系的高能宇宙射线（Galactic Cosmic Rays,GCRs）。其中GCRs粒子的能量高（最高可达1021eV）,穿透能力强,通量长期分布较为稳定,辐射防护难度大。因此,对GCRs辐射的常规剂量评估和风险研究,是实现载人星际旅行和登陆火星的重要前提。由于火星大气稀薄、磁场微弱,具有特定成分的火星土壤被认为是人类登陆火星后的首选GCRs辐射屏障。本文基于蒙特卡洛（Monte Carlo）方法,以Path Finder火星探测器着陆点Ares Vallis处的土壤为样本,以行星际年平均GCRs能谱（CREME96模型,Cosmic Ray Effects on Micro-Electronics Code）和火星气候环境数据（MCD,Mars Climate Database）为基础,利用辐射与...
【文章来源】：南京信息工程大学江苏省
【文章页数】：59 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２－１?ＧＣＲｓ能谱??如图２－１所示，ＧＣＲｓ能谱基本遵循单一的幂律谱分布
人们将辐射与物质的相互作用分为四类：带电粒子与物质的相互作用、中??子与物质相互作用、Ｘ射线和Ｙ射线与物质相互作用和紫外线与物质的相互作用。其中，??常见电离辐射与物质相互作用如图２－２：??Ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ?ｏｆ?ｉｏｎｉｚｉｎｇ?ｒａｄｉａｔｉｏｎ?ｗｉｔｈ?ｍａｔｔｅｒ??Ｑｆ?＾??ｐｉ????ｆｂｒｅｍｓｓｔｒａｈｌｕｎｇ?Ｉ?Ｉ?ｃｈａｒｇｅｄ?ｐａｒｔｉｃｌｅｓ?ｉｎｔｅｒａｃｔ??丨?ｓｔｒｏｎｇＪｙ?ａｎｄ?ｉｏｎｉｚｅ?ｄｉｒｅｃｔｌｙ??ｐ?１??Ｈ?ａ?／?％??５－ｅｔｅｃｔ「ｏｎ?ｃ—／??§?§??ｎｅｕｔｒ＾?ｐａｒｔ?ｉｄｅｓ?ｉｎｔｅｒａｃｔ?ｌｅｓｓ，??ｒｉ?＾??＾４?瘳、ｎ?ｃａｐｔｕｒｅ?ｐｈｏｔｏｎ?ｉｏｎｉａ＾?ｉｎｄｉｒｅｃｔｌｙ?ａｎｄ??！?ｒｅｃｏｉｊ＼．￣?—如?＞?乂?ｐｅｎｅｔｒａｔｅ?ｆａｒｔｈｅｒ???｜?ｐｒｏｔｏｎ?Ｈ??图２－２常见电离辐射与物质相互作用示意图［２７）??第一类带电粒子与物质的相互作用中，以ａ粒子和电子（（３粒子）为例，阐述相??互作用过程。ａ粒子由两个质子和两个中子组成，质量是电子的７５００倍，当带正电的ａ??粒子在介质中原子核掠过时，在静电引力的作用下，使核外轨道电子获得足够能量而??脱出原子核层
未能形成自由电子，而是从低能轨道跃迁到高能轨道，这样的过程叫做激??发。当氦核射入介质之后，随着深度的增加和更多电离事件的发生，能量逐渐耗散，??自身运动速度变慢，慢粒子又引起更多的电离，这样就形成了如图２－３所示的布喇格峰??（Ｂｒａｇｇ?Ｐｅａｋ）。在布喇格峰附近，辐射能量沉积最多，危害最大。因此，布喇格峰对??考虑带电粒子的辐射剂量和相对效应时非常重要。??Ｐｒｏｔｏｎｓ??｜??Ｉ?Ｂｒａｇｇ??ｓｒ?卜ｋ??ｊ：?Ｊ??－?ｊ?ｉ?ｔ??ｉ??ｉ＇??Ｄｅｐｔｈ??图２－３质子与物质相互作用的吸收剂量布喇格峰示意图??电子的质量非常小，带有负电荷，当它们接近介质中原子的轨道电子的时候，运??动方向会发生偏转，所以轨迹是高度弯曲的，因此，电子穿透的深度总要比它们实际??经过的轨迹短得多。??第二类屮子与物质相互作用屮，以屮子为例介绍它与物质的相互作川。中子是不??带电粒子，因此与同等质量和能量的带电粒子相比，屮子具有更大的穿透力。屮子只??有在与原子核发生碰撞的时候才能把它的能量传递给被碰撞的原子核，所以，屮子与??物质的相互作用可以分为散射作用和核反应。核反应包括中子俘获核散列作用等，散??射包括弹性散射核非弹性散射。??第三类Ｘ射线和Ｙ射线与物质相互作用中
本文编号：3308283
【文章来源】：南京信息工程大学江苏省
【文章页数】：59 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２－１?ＧＣＲｓ能谱??如图２－１所示，ＧＣＲｓ能谱基本遵循单一的幂律谱分布
人们将辐射与物质的相互作用分为四类：带电粒子与物质的相互作用、中??子与物质相互作用、Ｘ射线和Ｙ射线与物质相互作用和紫外线与物质的相互作用。其中，??常见电离辐射与物质相互作用如图２－２：??Ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ?ｏｆ?ｉｏｎｉｚｉｎｇ?ｒａｄｉａｔｉｏｎ?ｗｉｔｈ?ｍａｔｔｅｒ??Ｑｆ?＾??ｐｉ????ｆｂｒｅｍｓｓｔｒａｈｌｕｎｇ?Ｉ?Ｉ?ｃｈａｒｇｅｄ?ｐａｒｔｉｃｌｅｓ?ｉｎｔｅｒａｃｔ??丨?ｓｔｒｏｎｇＪｙ?ａｎｄ?ｉｏｎｉｚｅ?ｄｉｒｅｃｔｌｙ??ｐ?１??Ｈ?ａ?／?％??５－ｅｔｅｃｔ「ｏｎ?ｃ—／??§?§??ｎｅｕｔｒ＾?ｐａｒｔ?ｉｄｅｓ?ｉｎｔｅｒａｃｔ?ｌｅｓｓ，??ｒｉ?＾??＾４?瘳、ｎ?ｃａｐｔｕｒｅ?ｐｈｏｔｏｎ?ｉｏｎｉａ＾?ｉｎｄｉｒｅｃｔｌｙ?ａｎｄ??！?ｒｅｃｏｉｊ＼．￣?—如?＞?乂?ｐｅｎｅｔｒａｔｅ?ｆａｒｔｈｅｒ???｜?ｐｒｏｔｏｎ?Ｈ??图２－２常见电离辐射与物质相互作用示意图［２７）??第一类带电粒子与物质的相互作用中，以ａ粒子和电子（（３粒子）为例，阐述相??互作用过程。ａ粒子由两个质子和两个中子组成，质量是电子的７５００倍，当带正电的ａ??粒子在介质中原子核掠过时，在静电引力的作用下，使核外轨道电子获得足够能量而??脱出原子核层
未能形成自由电子，而是从低能轨道跃迁到高能轨道，这样的过程叫做激??发。当氦核射入介质之后，随着深度的增加和更多电离事件的发生，能量逐渐耗散，??自身运动速度变慢，慢粒子又引起更多的电离，这样就形成了如图２－３所示的布喇格峰??（Ｂｒａｇｇ?Ｐｅａｋ）。在布喇格峰附近，辐射能量沉积最多，危害最大。因此，布喇格峰对??考虑带电粒子的辐射剂量和相对效应时非常重要。??Ｐｒｏｔｏｎｓ??｜??Ｉ?Ｂｒａｇｇ??ｓｒ?卜ｋ??ｊ：?Ｊ??－?ｊ?ｉ?ｔ??ｉ??ｉ＇??Ｄｅｐｔｈ??图２－３质子与物质相互作用的吸收剂量布喇格峰示意图??电子的质量非常小，带有负电荷，当它们接近介质中原子的轨道电子的时候，运??动方向会发生偏转，所以轨迹是高度弯曲的，因此，电子穿透的深度总要比它们实际??经过的轨迹短得多。??第二类屮子与物质相互作用屮，以屮子为例介绍它与物质的相互作川。中子是不??带电粒子，因此与同等质量和能量的带电粒子相比，屮子具有更大的穿透力。屮子只??有在与原子核发生碰撞的时候才能把它的能量传递给被碰撞的原子核，所以，屮子与??物质的相互作用可以分为散射作用和核反应。核反应包括中子俘获核散列作用等，散??射包括弹性散射核非弹性散射。??第三类Ｘ射线和Ｙ射线与物质相互作用中
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