闪电高能辐射探测及其对核爆监测的影响研究

发布时间：2023-03-30 04:27

　　自然界的闪电能够同时产生瞬态电磁和光辐射信号,雷声还能产生声波信号,可导致核爆炸探测装备产生误报警。闪电是核爆探测的重要干扰源。在闪电观测研究中发现:伴随闪电放电,能够产生强烈的X射线发射现象,这些射线被称为闪电高能辐射。闪电高能辐射的产生机制,与其它物理信号之间的内在联系,也成为闪电物理学的研究热点。围绕闪电高能辐射的产生、探测以及对核爆探测的影响等相关问题,本文主要开展的研究工作及结论为:(1)基于GEANT4软件建立了闪电高能辐射RREA机制仿真计算模型,得到闪电高能辐射雪崩效应模型的参数,并给出闪电高能辐射轫致辐射光子数量的估算方法;其次,得到的雪崩距离常数、雪崩时间常数、光子数与逃逸电子数比值的计算公式,均为只有电场强度一个变量的函数,便于各个参数的理论计算和对比分析;采用相同的输入条件,使用不同的物理模型对RREA机制进行计算,评估了GEANT4中不同物理模型对仿真计算结果的影响。计算结果表明:构造函数EM Opt4采用的物理模型精度最高,输运相等的雪崩距,产生的轫致辐射光子最多,但计算过程耗费的时间也最长。(2)针对闪电高能辐射目标信号的特征,研制出三种类型闪电高能辐射探...

【文章页数】：151 页

【学位级别】：博士

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缩略语表
摘要
Abstract
前言
第一章 国内外研究进展及本文研究内容
    1.1 闪电高能辐射研究进展
        1.1.1 TGFs的卫星观测
        1.1.2 TGFs的航空探测
        1.1.3 实验室火花放电产生的高能辐射
        1.1.4 陆地观测及人工引雷观测
        1.1.5 成像观测
        1.1.6 国内闪电高能辐射观测研究
        1.1.7 相关理论研究
    1.2 本文的目的及结构
        1.2.1 本文的目的意义
        1.2.2 论文的主要研究内容
        1.2.3 论文的组织结构
第二章 闪电高能辐射产生机制研究
    2.1 空气中准静电场下相对论逃逸电子雪崩理论
    2.2 RREA机制的蒙特卡洛仿真计算研究
        2.2.1 种子电子的来源
        2.2.2 闪电高能辐射蒙特卡洛仿真计算
    2.3 GEANT4物理模型对仿真计算结果的影响
    2.4 小结
第三章 闪电高能辐射探测装置设计与实现
    3.1 基于数据采集卡的闪电高能辐射探测系统设计与实现
        3.1.1 系统组成
        3.1.2 基于LabVIEW的数据采集与分析软件
        3.1.3 闪电高能辐射事件筛选算法研究
        3.1.4 测试实验
    3.2 基于高速采样电子学的闪电高能辐射探测系统设计与实现
        3.2.1 硬件设计
        3.2.2 闪电高能辐射事件实时甄别算法
        3.2.3 闪电高能辐射数据采集软件
        3.2.4 测试实验
    3.3 闪电高能辐射和电磁脉冲联合探测系统
    3.4 小结
第四章 闪电高能辐射探测实验及数据分析
    4.1 探测实验
        4.1.1 人工引雷实验简介
        4.1.2 实验设置
    4.2 自然闪电高能辐射数据分析
    4.3 人工引雷高能辐射数据分析
    4.4 小结
第五章 闪电高能辐射对核爆监测的影响研究
    5.1 闪电高能辐射对核爆早期核辐射符合探测的影响分析
        5.1.1 核爆炸早期核辐射符合探测原理
        5.1.2 闪电高能辐射对早期核辐射符合探测产生的影响分析
    5.2 地面空气吸收剂量计算
    5.3 人工引雷在早期核辐射符合探测功能测试方面的应用
    5.4 小结
第六章 结论与展望
    6.1 完成的研究内容
    6.2 主要创新点
    6.3 下一步工作展望
参考文献
附录A 不同海拔高度大气密度数据
作者在学期间取得的学术成果
主要简历
致谢



本文编号：3775191