辐射剂量综合监测器

中国科学院国家空间科学中心   空间环境探测室

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项目简介

航空轨道大气辐射环境、载人空间站辐射环境及载人登月活动区辐射环境等特殊辐射场主要由宇宙射线及其次级粒子组成,辐射剂量贡献要素多样,包括中子、电子、γ射线、质子、重离子及介子等,不同粒子能量分布范围广,地面常用的辐射剂量仪及星载辐射剂量仪无法满足探测需求。本项目针对这些特殊场合对人体辐射剂量监测及防护需求,开发出一套满足宽能谱中子、电子、γ射线、质子、重离子及介子等要素的辐射剂量综合探测器。主要指标有:

测量范围 :中子、电子、γ射线、质子、重离子及介子的吸收剂量;分辨每个粒子辐射事件辐射品质因子及剂量当量;

沉积能量响应范围 :60keV – 100MeV

吸收剂量分辨 :0.05nGy

剂量当量分辨 :0.05nSv

最大响应剂量率 :> 1mSv/h

内置充电电池,续航时间大约48小时。

宽能谱测量关键技术 :满足60keV-100MeV沉积能量测量,覆盖宇宙射线及次级射线中全能谱的质子、氦离子、电子、伽马射线及碳离子以下重离子的辐射效应测量,满足宇宙射线及次级粒子中碳离子以上重离子主要剂量贡献。

辐射事件品质因子测量关键技术 :地表辐射剂量主要以伽马射线为主,品质因子为1,因此地面辐射剂量仪直接用吸收剂量等效当量剂量;在特殊辐射场,如宇宙射线、核设施等具有复杂要素的辐射场,不同能量、不同粒子种类粒子的辐射品质因子不同,需要对每个粒子事件辐射品质因子进行测量才能获得更准确的辐射剂量当量。

超灵敏辐射剂量监测关键技术 :辐射剂量综合监测器可实现单个辐射粒子照射引起的吸收剂量、辐射品质因子及剂量当量的准确测量。

小型化便携化设计关键技术 :仪器体积小、便携,自带锂电池满足48小时工作续航时间要求,可满足国际航班至少往返飞行要求及野外长时间作业要求。

应用领域

传统辐射剂量仪主要监测γ射线辐照剂量,对带电粒子等辐射要素引起的辐射剂量测量误差大。对特殊辐射场,如航空轨道大气辐射环境由宇宙射线及其次级粒子组成,粒子成分复杂,能谱分布宽,采用传统辐射剂量仪测量误差大。辐射剂量综合监测器可以实现不同种类、不同能量粒子辐射剂量监测,同时测量计算不同辐射事件品质因子,对人体受照辐射剂量当量及辐射效应评估更准确。

主要应用领域及前景:

民用航空机组人员辐射剂量监测、高空气球飞行空间辐射监测、空间站宇航员辐射剂量监、载人登月活动区辐射环境监测;核电站、乏燃料后处理厂、核污染区辐射环境高精度测量、核原料野外探矿等领域。

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