监测空间质子辐射有效剂量的探测器及探测器获取方法

监测空间质子辐射有效剂量的探测器及探测器获取方法
【专利摘要】本发明公开了一种监测空间质子辐射有效剂量的探测器，包括闪烁体，光电倍增管组件，沉积能量调节圈，沉积能量调节圈为被两个同心且具有不同大小立体角的内外圆锥面所截成的球壳，闪烁体外围活动设有若干个沉积能量调节圈，若干个沉积能量调节圈的外表面的半径不相等，通过调节沉积能量调节圈的外表面积和外表面半径的大小调节质子在闪烁体内沉积的能量，还公开了一种监测空间质子辐射有效剂量的探测器的获取方法以及利用监测空间质子辐射有效剂量的探测器进行空间质子辐射有效剂量监测的系统及方法，解决了利用实用量评估质子有效剂量和利用空间质子能谱计算有效剂量存在的困难，在空间辐射危害评价中具有重要应用价值。
【专利说明】
监测空间质子辐射有效剂量的探测器及探测器获取方法
技术领域
[0001] 本发明涉及辐射监测技术领域，特别是涉及一种监测空间质子辐射有效剂量的探 测器及探测器获取方法，以及空间质子辐射有效剂量的监测方法及系统。
【背景技术】
[0002] 目前载人航天器的主要运行轨道为400km左右，该高度轨道上绝大部分质子的能 量在几个MeV~400MeV之间，航天员的受照条件可近似认为各向同性。O.lMeV~400Mev的质 子约占空间电离辐射总量的87%，是造成宇航员辐射伤害的重要源项。
[0003] 目前国内、国际上对质子辐射剂量监测采用的方法分为主动测量方法与被动测量 方法，所用探测器有组织等效电离室、正比计数器、荧光探测器等，所监测量是吸收剂量与 剂量当量。而且，现有对质子的剂量监测主要是针对吸收剂量与剂量当量，用于评估随机性 效应发生几率的有效剂量的实时监测还未有涉及。
[0004] 利用空间质子能谱可计算出质子辐射有效剂量，空间质子从431方向入射，目前精 确测量牡方向空间质子能谱还存在较大困难。国内探测器只能在某一方向、某一确定大小 立体角内测量几个能段的质子通量信息，难以满足空间电离辐射剂量评估需求。国外综合 28颗卫星的监测结果得到的质子最新辐射模型为AP9,其中低高度质子通量偏差达到10倍。 而且辐射模型AP9本身并不完善，主要体现在：1.这些卫星的轨道并没有覆盖整个近地空 间，监测区域上存在空白；2.这些模型是平均、静态模型，不能反映真实辐射带的复杂结构 细节，及涨落较大的动态变化;3.这些测量都是对单种粒子进行的。
[0005] 对于光子和中子，可由定义的可测量一实用量来评估有效剂量，如用于场所监测 的周围剂量当量H*(10)，用于个人监测的个人剂量当量Hp(10)，均可有效评估光子、中子辐 射有效剂量。质子与物质的相互作用不同于光子和中子，一定能量的质子在物质中有确定 的射程。低能质子射程短，对应的实用量为零，但其有效剂量并不为零，这使得定义在ICRU 球或人体组织内确定深度的实用量概念不能有效评估质子有效剂量。
[0006] 对于民航飞行人员宇宙辐射的监测，目前已有美国联邦航空署FAA的CARI、欧洲的 FLUKA等程序可直接模拟计算航空公司飞行人员受宇宙辐射的有效剂量。航空公司飞行人 员最高飞行高度为26000m左右，因此CARI等程序能够计算的飞行高度上限为26000米左右； 载人航天不同于民航飞行，目前载人航天器的主要运行轨道为400km左右，辐射环境不同于 民航飞行航线上的辐射环境，超出了CARI等程序的适用范围，而且CARI等程序得到的是模 拟计算的结果，与真实情况有差别，不能实现对有效剂量的实时监测。
[0007] 为实现人体受辐射有效剂量的实时测量，现有技术中有通过蒙特卡洛模拟，计算 出组织或器官模型中多个点的吸收剂量平均值作为整个组织或器官的平均吸收剂量，然后 通过蒙卡模拟计算在该组织器官中找到一个点，该点的吸收剂量与整个组织或器官的平均 吸收剂量值相等，然后将探测器放于该点，探测器测得的结果代表了整个组织或器官的平 均吸收剂量。最后根据有效剂量的计算公式计算得到有效剂量，有效剂量的计算公式为：
[0009] 其中，WT是组织或器官T的权重因子，WR是辐射R的权重因子，Dt,r是组织或器官T内 的平均吸收剂量。该方法存在以下缺点：（1)模拟计算是在拟人体模上进行的，为得到正确 的监测结果，拟人体模必须制作的和真实人体非常接近，这难以做到；（2)整个测量装置包 括了拟人体模，体积、重量太大，实际应用不方便，在某些对测量装置小型化要求较高的场 合如载人航天器中难以实际应用；（3)代表整个组织或器官平均吸收剂量的点可能会随入 射粒子能量不同而不同，不适用于所有能量，导致最终测量结果不准确；（4)整个装置需要 较多探测器，形成较多的测量通道，非常复杂，并且只要一个探测器发生故障，整个装置就 无法使用，整个测量装置稳定性差。
[0010] 鉴于通过实用量评估质子有效剂量与通过空间质子能谱计算有效剂量所存在的 困难和目前空间质子辐射有效剂量实时监测领域的空白，设计能够直接测量空间质子辐射 有效剂量的探测器对于保障宇航员辐射安全十分关键。

【发明内容】

[0011] 本发明的目的是提供一种监测空间质子辐射有效剂量的探测器及探测器获取方 法、和一种空间质子辐射有效剂量监测系统及方法，该监测系统及方法采用有探测器获取 方法获取的监测空间质子辐射有效剂量的探测器能够直接监测空间质子辐射有效剂量，解 决了利用实用量评估质子有效剂量和利用空间质子能谱计算有效剂量存在的困难，在空间 辐射危害评价中具有重要应用价值。
[0012] 为实现上述目的，本发明提供了一种监测空间质子辐射有效剂量的探测器，包括：
[0013] 闪烁体，所述闪烁体为球形闪烁体；
[0014]光电倍增管组件，所述光电倍增管组件通过光导与所述闪烁体相连接；
[0015] 沉积能量调节圈，所述沉积能量调节圈为被两个同心且具有不同大小立体角的内 外圆锥面所截成的球壳，所述球壳的内表面半径与所述闪烁体的半径相等；
[0016] 所述闪烁体外围活动设有若干个所述沉积能量调节圈，若干个所述沉积能量调节 圈的外表面的半径不相等，通过调节所述沉积能量调节圈的外表面积和外表面半径的大小 调节质子在所述闪烁体内沉积的能量。
[0017] 可选的，所述闪烁体为塑料闪烁体，所述闪烁体的发射光谱峰值范围为395nm-425nm，折射率为1 · 58，密度为1 · 05g/cm3 〇
[0018] 可选的，所述光导的材质为有机玻璃，所述光导的外表面包设有反射层，所述反射 层为二氧化钛。
[0019] 可选的，所述闪烁体的外表面包设有反射层，所述反射层为二氧化钛。
[0020] 可选的，所述沉积能量调节圈的材质为铜。
[0021] 本发明的另一目的在于提供一种监测空间质子辐射有效剂量的探测器的获取方 法，包括：
[0022]调节沉积能量调节圈的外表面积和外表面半径的大小；
[0023] 利用蒙特卡洛程序计算探测器中闪烁体内质子沉积的能量W;
[0024] 计算若干个能量点下沉积能量与有效剂量的转换系数r = Eiso/W;
[0025] 判断沉积能量与有效剂量的转换系数r的最大偏差是否超过10%，获得判断结果；
[0026] 判断结果表示是时，重新调节所述沉积能量调节圈的外表面积和外表面半径的大 小，并重新进行计算；
[0027] 当判断结果表示否时，所述沉积能量调节圈的外表面积和外表面半径的大小所确 定的探测器为监测空间质子辐射有效剂量的探测器，结束计算。
[0028] 可选的，所述判断沉积能量与有效剂量的转换系数r的最大偏差是否超过10%，具 体为:判断探测器能量响应曲线与ICRP116号报告质子有效剂量一注量转换曲线的偏差是 否超过10%。
[0029] 本发明的又一目的在于提供一种空间质子辐射有效剂量监测系统，包括：
[0030] 监测空间质子辐射有效剂量的探测器，所述探测器包括闪烁体，所述闪烁体为球 形闪烁体;光电倍增管组件，所述光电倍增管组件通过光导与所述闪烁体相连接;沉积能量 调节圈，所述沉积能量调节圈为被两个同心且具有不同大小立体角的内外圆锥面所截成的 球壳，所述球壳的内表面半径与所述闪烁体的半径相等;所述闪烁体外围活动设有若干个 所述沉积能量调节圈，若干个所述沉积能量调节圈的外表面的半径不相等，通过调节所述 沉积能量调节圈的外表面积和外表面半径的大小调节质子在所述闪烁体内沉积的能量；
[0031] 与所述光电倍增管组件依次连接的前置放大器、主放大器、多道分析器及计算机， 计算机用于获取所述探测器监测的数据。
[0032] 本发明的又一目的在于提供一种空间质子辐射有效剂量的监测方法，利用空间质 子辐射有效剂量监测系统进行监测，
[0033]所述监测方法包括：
[0034]获取探测器闪烁体内的沉积能量EP;
[0035] 获取质子在所述闪烁体内沉积能量为EP时的探测器道数响应L;
[0036] 获取空间质子辐射有效剂量监测系统监测时探测器U能道内的计数N1;
[0037] 根据有效剂量计算公式计算有效剂量，所述有效剂量公式为:E = r X k X Σ NiLi;其 中，:r为沉积能量与有效剂量的转换系数r = Eiso/W，k为质子在所述闪烁体内沉积能量Ep与 质子在所述闪烁体内沉积能量为Ep时的探测器道数响应L的转换关系:k = EP/L。
[0038] 根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果:本发明提供的监测 空间质子辐射有效剂量的探测器的闪烁体采用球形闪烁体，能够实现牡方向质子辐射有效 剂量的实时监测，探测器监测区域无限制，并且偏差小。发明提供的探测器能量响应曲线与 ICRP116号报告质子有效剂量一注量转换曲线在10 %误差内一致，可实现对有效剂量的直 接测量，避免了利用人体模型监测所存在的误差，而且省去了制作人体模型的成本，以及克 服了制作和真实人体十分接近的拟人体模所存在的困难。
[0039] 本发明提供的空间质子辐射有效剂量监测系统，采用监测空间质子辐射有效剂量 的探测器进行有效剂量的监测，能够在牡方向内对人体所受辐射有效剂量进行实时监测， 探测器监测区域无限制，并且偏差小。提高了有效剂量监测的精度，使监测到的有效剂量更 符合实际人体所受的质子辐射的有效剂量。并且该系统中并没有包含人体模型，减少了人 体模型制作成本，缩小了整个监测系统的体积。
[0040] 本发明提供的空间质子辐射有效剂量的监测方法，采用监测空间质子辐射有效剂 量监测系统进行有效剂量的监测，通过蒙特卡洛模拟计算调节沉积能量调节圈的外表面积 和外表面半径的大小以改变探测器中闪烁体内质子的沉积能量，并采集该闪烁体内质子的 沉积能量，计算沉积能量与有效剂量的转换系数r，反复调节沉积能量调节圈的外表面积和 外表面半径的大小以使沉积能量与有效剂量的转换系数r的最大偏差不超过10%，使探测 器能量响应曲线与ICRP116号报告质子有效剂量一注量转换曲线在10%偏差内一致，以获 得更符合实际的辐射有效剂量，利用本发明的监测方法监测的质子辐射有效剂量更精确。
【附图说明】
[0041] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所 需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施 例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图 获得其他的附图。
[0042] 图1为本发明实施例提供的监测空间质子辐射有效剂量的探测器的截面结构示意 图；
[0043] 图2为在ICRP116号报告发布的不同照射条件下质子有效剂量一注量转换曲线图；
[0044] 图3为本发明实施例提供的监测空间质子辐射有效剂量探测器的获取方法的流程 图；
[0045] 图4为本发明实施例提供的空间质子辐射有效剂量的监测方法的流程图。
【具体实施方式】
[0046] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完 整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于 本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他 实施例，都属于本发明保护的范围。
[0047] 本发明提供了一种监测空间质子辐射有效剂量的探测器，如图1所示，包括：
[0048]闪烁体1，闪烁体1为球形闪烁体；
[0049 ]光电倍增管组件2，光电倍增管组件2通过光导3与闪烁体1相连接；
[0050] 沉积能量调节圈4,沉积能量调节圈4为被两个同心且具有不同大小立体角的内外 圆锥面所截成的球壳，球壳的内表面半径与闪烁体2的半径相等；
[0051] 闪烁体2外围活动设有若干个沉积能量调节圈4,若干个沉积能量调节圈4的外表 面的半径不相等，通过调节沉积能量调节圈4的外表面积和外表面半径的大小调节质子在 闪烁体1内沉积的能量。
[0052] 本实施方式提供的监测空间质子辐射有效剂量的探测器的闪烁体采用球形闪烁 体，能够实现牡方向质子辐射有效剂量的实时监测，探测器监测区域无限制，并且偏差小。 而且，本发明提供的探测器能量响应曲线与ICRP116号报告质子有效剂量一注量转换曲线 在10%误差内一致，可实现对有效剂量的直接测量，避免了利用人体模型监测所存在的误 差，而且省去了制作人体模型的成本，克服了制作和真实人体十分接近的拟人体模所存在 的困难。
[0053] 作为一种可选的实施方式，闪烁体为塑料闪烁体，闪烁体的发射光谱峰值范围为 395nm-425nm，折射率为1.58,密度为1.05g/cm 3。本实施方式中的闪烁体采用北京高能科迪 科技有限公司生产的HND-S2型塑料闪烁体，由该型号闪烁体制成的半径为22.5_的球形塑 料闪烁体，HND-S2型塑料闪烁体的发射光谱峰值范围较宽，为395-425nm，HND-S2型塑料闪 烁体的相对发光效率为蒽晶体的50%-60%，快成分发光衰减时间为2.4ns，衰减长度>2m; 该闪烁体折射率为1.58,密度1.05g/cm3,碳氢个数比为1.1:1，软化温度为75°~80°，该塑 料闪烁体发光光谱峰值波长与H6533型光电倍增管组件的响应光谱峰值波长一致，使得该 闪烁体能够与光电倍增管组件光谱响应配合良好，能够更准确的监测质子辐射的有效剂 量。
[0054] 作为一种可选的实施方式，为使闪烁体1发射的光能够均匀、有效地收集在光电倍 增管组件2的光阴极上，采用光导3作为中间过渡，光导3的材质为有机玻璃，光导3的外表面 包设有反射层，反射层为二氧化钛。本实施方式采用二氧化钛作为反射层，是因为二氧化钛 与质子反应截面小，使模拟计算结果精确度高。
[0055] 作为一种可选的实施方式，闪烁体1的外表面包设有反射层，反射层为二氧化钛。 以增强闪烁体的反射效果。作为一种可选的实施方式，沉积能量调节圈2的材质为铜。铜对 质子的阻止本领较高，选择铜作为沉积能量调节圈2材料，可减小探测器重量与体积。
[0056] 本发明的另一目的在于提供一种监测空间质子辐射有效剂量的探测器的获取方 法，如图3所示，包括：
[0057] 步骤301:调节沉积能量调节圈的外表面积和外表面半径的大小；
[0058]步骤302:利用蒙特卡洛程序计算探测器中闪烁体内质子沉积的能量W;
[0059]步骤303:计算若干个能量点下沉积能量与有效剂量的转换系数r = Eiso/W;
[0060] 步骤304:判断沉积能量与有效剂量的转换系数r的最大偏差是否超过10%，获得 判断结果；
[0061] 判断结果表示是时，重新调节沉积能量调节圈的外表面积和外表面半径的大小， 并重新进行计算；
[0062] 当判断结果表示否时，沉积能量调节圈的外表面积和外表面半径的大小所确定的 探测器为监测空间质子辐射有效剂量的探测器，结束计算。
[0063]由该获取方法获得的探测器的能量响应曲线与ICRP116号报告质子有效剂量一注 量转换曲线在10%误差内一致，可实现对有效剂量的直接测量，避免了利用人体模型监测 所存在的误差，而且省去了制作人体模型的成本，克服了制作和真实人体十分接近的拟人 体模所存在的困难。
[0064] 作为一种可选的实施方式，判断沉积能量与有效剂量的转换系数r的最大偏差是 否超过10%，具体为:判断探测器能量响应曲线与ICRP116号报告质子有效剂量一注量转换 曲线的偏差是否超过10%。
[0065] 本发明的另一目的在于提供一种空间质子辐射有效剂量监测系统，包括：
[0066] 监测空间质子辐射有效剂量的探测器，探测器包括闪烁体1，闪烁体1为球形闪烁 体;光电倍增管组件2,光电倍增管组件2通过光导3与闪烁体1相连接;沉积能量调节圈4,沉 积能量调节圈4为被两个同心且具有不同大小立体角的内外圆锥面所截成的球壳，球壳的 内表面半径与闪烁体的半径相等；闪烁体1外围活动设有若干个沉积能量调节圈4,若干个 沉积能量调节圈4的外表面的半径不相等，通过调节沉积能量调节圈4的外表面积和外表面 半径的大小调节质子在闪烁体1内沉积的能量；
[0067] 与光电倍增管组件依次连接的前置放大器、主放大器、多道分析器及计算机，计算 机用于获取探测器监测的数据。
[0068] 本发明提供的空间质子辐射有效剂量监测系统，采用监测空间质子辐射有效剂量 的探测器进行有效剂量的监测，能够实现牡方向质子辐射有效剂量的实时监测，探测器监 测区域无限制，并且偏差小。提高了有效剂量监测的精度，使监测到的有效剂量更符合实际 人体所受的质子辐射的有效剂量。并且该系统中并没有包含人体模型，省去了人体模型制 作成本，缩小了整个监测系统的体积。
[0069] 有效剂量直接测量存在困难，但是可通过蒙特卡洛方法模拟计算得到。ICRP(国际 放射防护委员会)于2010年发布的第116号报告基于最新拟人体模模拟计算得到了在不同 照射条件下单位注量质子有效剂量，如图2所示。图中横坐标为质子能量，纵坐标为单位质 子注量有效剂量，不同形状的点代表不同的照射条件，其中，AP为正面照射，PA为背面照射， LLAT为左面照射，RLAT为右面照射，R0T为旋转照射，ISO为各向同性辐射。
[0070] 根据ICRP116号报告发布的有效剂量一注量转换系数，若已知空间质子能谱，可直 接计算质子福射有效剂量。MCNPX(Monte Carlo N-Particle extended)程序由MCNP4B发展 而来，结合了 LAHET等程序，是对MCNP的一个扩展，最重要的部分是其中加入了对重带电粒 子的输运。如图2所示，对于某一能量质子，根据ICRP(International Commission on Radiological Protection，国际福射防护委员会）116号报告，单位注量各向同性质子福射 场有效剂量为EISQ(单位:pSv)，根据MCNPX程序计算结果，由MCNPX程序中F6卡记录的质子在 闪烁体内的沉积能量W(单位:MeV)，质子的沉积能量一有效剂量转换关系为：
[0071] r = Eiso/ff
[0072] 探测器质子的实时沉积能量一道数关系可由实验标定：
[0073] k = EP/L
[0074] L为质子在闪烁体内的实时沉积能量EP时的探测器道数响应，即能道。实际测量有 效剂量时，质子在探测器闪烁体内的总沉积能量为
[0076]式中化为!^能道的计数。根据探测器质子的沉积能量一有效剂量的转换关系，可得 到有效剂量为
[0078] 为准确测量有效剂量，质子的沉积能量一有效剂量转换系数r应为一常数，不随入 射质子能量而改变，即在各种能量下，质子在闪烁体内沉积能量与有效剂量成正比。在闪烁 体外围以不同面积、不同厚度的沉积能量调节圈，调节沉积能量调节圈的外表面积和外表 面半径的大小来调节质子在闪烁体中沉积的能量W，反复调节，最终使在(20~400)MeV 11 个能量点下质子沉积能量一有效剂量转换系数r最大偏差不超过10%，质子沉积能量一有 效剂量转换系数r在80MeV的能量点处归一，探测器能量响应曲线与ICRP116号报告发布的 质子有效剂量一注量转换曲线相似，通过探测器的能量响应来模拟有效剂量一注量转换系 数的能量响应，最终获得质子辐射的有效剂量。
[0079] 基于上述内容，本发明提供了一种空间质子辐射有效剂量的监测方法，利用空间 质子辐射有效剂量监测系统进行监测，所述空间质子辐射有效剂量监测系统包括：
[0080] 监测空间质子辐射有效剂量的探测器，探测器包括闪烁体1，闪烁体1为球形闪烁 体;光电倍增管组件2,光电倍增管组件2通过光导3与闪烁体1相连接;沉积能量调节圈4,沉 积能量调节圈4为被两个同心且具有不同大小立体角的内外圆锥面所截成的球壳，球壳的 内表面半径与闪烁体1的半径相等；闪烁体1外围活动设有若干个沉积能量调节圈4,若干个 沉积能量调节圈4的外表面的半径不相等，通过调节沉积能量调节圈4的外表面积和外表面 半径的大小调节质子在闪烁体1内沉积的能量；
[0081]与光电倍增管组件2依次连接的前置放大器、主放大器、多道分析器及计算机，计 算机用于获取所述探测器监测的数据；
[0082] 如图4所示，所述监测方法包括：
[0083]步骤401:获取探测器闪烁体内的沉积能量Ep;
[0084]步骤402:获取质子在闪烁体内沉积能量为EP时的探测器道数响应L;
[0085]步骤403:获取空间质子辐射有效剂量监测系统监测时探测器U能道内的计数Ni;
[0086] 步骤404:根据有效剂量计算公式计算有效剂量，有效剂量公式为:E = rXkX Σ NiU;其中，r为沉积能量与有效剂量的转换系数r = EISQ/W，k为质子在闪烁体内沉积能量EP 与质子在闪烁体内沉积能量为Ep时的探测器道数响应L的转换关系:k = EP/L。
[0087] 本发明提供的空间质子辐射有效剂量的监测方法，采用监测空间质子辐射有效剂 量监测系统进行有效剂量的监测，通过蒙特卡洛模拟计算调节沉积能量调节圈的外表面积 和外表面半径的大小以改变探测器中闪烁体内质子的沉积能量，并采集该闪烁体内质子的 沉积能量，计算沉积能量与有效剂量的转换系数r，反复调节沉积能量调节圈的外表面积和 外表面半径的大小以使沉积能量与有效剂量的转换系数r的最大偏差不超过10%，使探测 器能量响应曲线与ICRP116号报告质子有效剂量一注量转换曲线在10%偏差内一致，以获 得更符合实际的空间质子辐射有效剂量，利用本发明的监测方法监测的质子辐射有效剂量 更精确。
[0088] 经过本发明的方法，通过MCNPX程序计算的结果如表1所示：
[0089] 表1
[0090]
[0091] 在本实施方式中，判断沉积能量与有效剂量的转换系数r的最大偏差是否超过 10%的步骤，用于判断探测器能量响应曲线与ICRP116号报告质子有效剂量一注量转换曲 线的偏差在10 %内一致。如表1和表2中通过本发明的空间质子福射有效剂量的监测方法获 得的计算结果可以看出质子沉积能量一一有效剂量转换系数在80MeV处归一，该方法获得 的探测器能量响应曲线与ICRP116号报告质子有效剂量一注量转换曲线基本一致，探测器 可直接测量空间质子辐射有效剂量。
[0092] 本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他 实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
[0093] 本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说 明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据 本发明的思想，在【具体实施方式】及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不 应理解为对本发明的限制。
【主权项】
1. 一种监测空间质子辐射有效剂量的探测器，其特征在于，包括： 闪烁体，所述闪烁体为球形闪烁体； 光电倍增管组件，所述光电倍增管组件通过光导与所述闪烁体相连接； 沉积能量调节圈，所述沉积能量调节圈为被两个同心且具有不同大小立体角的内外圆 锥面所截成的球壳，所述球壳的内表面半径与所述闪烁体的半径相等； 所述闪烁体外围活动设有若干个所述沉积能量调节圈，若干个所述沉积能量调节圈的 外表面的半径不相等，通过调节所述沉积能量调节圈的外表面积和外表面半径的大小调节 质子在所述闪烁体内沉积的能量。2. 根据权利要求1所述的监测空间质子辐射有效剂量的探测器，其特征在于，所述闪烁 体为塑料闪烁体，所述闪烁体的发射光谱峰值范围为395nm-425nm，折射率为1.58，密度为 1.05g/cm 3〇3. 根据权利要求1所述的监测空间质子辐射有效剂量的探测器，其特征在于，所述光导 的材质为有机玻璃，所述光导的外表面包设有反射层，所述反射层为二氧化钛。4. 根据权利要求1所述的监测空间质子辐射有效剂量的探测器，其特征在于，所述闪烁 体的外表面包设有反射层，所述反射层为二氧化钛。5. 根据权利要求1所述的监测空间质子辐射有效剂量的探测器，其特征在于，所述沉积 能量调节圈的材质为铜。6. -种监测空间质子辐射有效剂量的探测器的获取方法，包括： 调节沉积能量调节圈的外表面积和外表面半径的大小； 利用蒙特卡洛程序计算探测器中闪烁体内质子沉积的能量W; 计算若干个能量点下沉积能量与有效剂量的转换系数r = Eiso/W; 判断沉积能量与有效剂量的转换系数r的最大偏差是否超过10%，获得判断结果； 判断结果表示是时，重新调节所述沉积能量调节圈的外表面积和外表面半径的大小， 并重新进行计算； 当判断结果表示否时，所述沉积能量调节圈的外表面积和外表面半径的大小所确定的 探测器为监测空间质子辐射有效剂量的探测器，结束计算。7. 根据权利要求6所述的监测空间质子辐射有效剂量的探测器的获取方法，其特征在 于，所述判断沉积能量与有效剂量的转换系数r的最大偏差是否超过10%，具体为:判断探 测器能量响应曲线与ICRP116号报告质子有效剂量一注量转换曲线的偏差是否超过10%。8. -种空间质子辐射有效剂量监测系统，其特征在于，包括： 如权利要求1所述的监测空间质子辐射有效剂量的探测器，所述探测器包括闪烁体，所 述闪烁体为球形闪烁体;光电倍增管组件，所述光电倍增管组件通过光导与所述闪烁体相 连接;沉积能量调节圈，所述沉积能量调节圈为被两个同心且具有不同大小立体角的内外 圆锥面所截成的球壳，所述球壳的内表面半径与所述闪烁体的半径相等;所述闪烁体外围 活动设有若干个所述沉积能量调节圈，若干个所述沉积能量调节圈的外表面的半径不相 等，通过调节所述沉积能量调节圈的外表面积和外表面半径的大小以调节质子在所述闪烁 体内沉积的能量； 与所述光电倍增管组件依次连接的前置放大器、主放大器、多道分析器及计算机，计算 机用于获取所述探测器监测的数据。9. 一种空间质子辐射有效剂量的监测方法，其特征在于，利用如权利要求8所述的空间 质子辐射有效剂量监测系统进行监测， 所述监测方法包括： 获取探测器闪烁体内的沉积能量EP; 获取质子在所述闪烁体内沉积能量为Ep时的探测器道数响应L; 获取空间质子辐射有效剂量监测系统监测时探测器U能道内的计数N1; 根据有效剂量计算公式计算有效剂量，所述有效剂量公式为：￡ = ζ'χ Α χ Σ 其中，r i 为沉积能量与有效剂量的转换系数r = El SO/W，k为质子在所述闪烁体内沉积能量Ep与质子 在所述闪烁体内沉积能量为Ep时的探测器道数响应L的转换关系:k = EP/L。
【文档编号】G01T1/02GK105866816SQ201610308884
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年5月11日
【发明人】张守杰, 江新标, 李达, 苗亮亮, 宋晓靓, 马燕, 余小任
【申请人】西北核技术研究所