塑料閃爍體探測器空間輻射粒子響應(yīng)建模與仿真研究.pdf

1、載人航天活動是人類探索太空的重大舉措之一，空間輻射環(huán)境一直是航天器故障的重要誘因，也會對包括航天員在內(nèi)的生命體構(gòu)成嚴重威脅。輻射粒子探測器是對空間輻射環(huán)境進行探測的工具，對空間輻射粒子引起的探測器響應(yīng)進行仿真并對其特性做出研究分析，是研究與改進設(shè)備性能指標的有效方式，從而更好地評估空間輻射環(huán)境，對我國載人航天活動的持續(xù)發(fā)展具有一定意義。
　　本文針對塑料閃爍體探測器中的粒子輸運問題，采用蒙特卡羅方法對輻射粒子輸運方程進行數(shù)值模擬求

2、解，開發(fā)出仿真程序EJ_Scint。該程序可以根據(jù)實際需求對探測器和入射源的參數(shù)進行定義和設(shè)置，從而實現(xiàn)不同條件下對探測器中粒子相互作用和閃爍光輸運過程的仿真研究。在此基礎(chǔ)上，利用該程序?qū)Σ煌瑮l件下電子和γ在閃爍體中的響應(yīng)進行了仿真，并結(jié)合相應(yīng)的實驗數(shù)據(jù)進行研究分析，從而實現(xiàn)對探測器性能的評估。
　　對電子引起響應(yīng)進行的研究分析表明，調(diào)整反射層的反射率、閃爍體的尺寸、閃爍體與PMT的耦合方式可以改變PMT的光收集效率與探測系統(tǒng)的能

3、量分辨率；同一粒子事件的兩端信號時間差與粒子入射位置有良好線性關(guān)系，仿真計算結(jié)果與實驗測試結(jié)果基本符合，但存在較小偏差，這是由于閃爍光在閃爍體中傳輸?shù)臅r間偏差、渡越時間差和電子學(xué)器件等的影響。本文對能量范圍為0.5MeV~4MeV的中能γ射線的能量沉積譜進行仿真研究，研究結(jié)果表明，在小尺寸探測器中，能量較低的γ的能量沉積譜中的康普頓邊緣較明顯，多次康普頓散射和累計效應(yīng)的影響不明顯；對仿真能量沉積譜和實測能量沉積譜進行對比，分析了γ射線在