[发明专利]一种修正空间辐射剂量仪传感器的温度效应的方法

说明书

本发明提供了一种修正空间辐射剂量仪传感器的温度效应的方法，该方法通过空间辐射剂量仪在轨实测的RADFET传感器阈值电压数据和环境温度数据，得到该传感器的阈值电压与温度变化之间的关系曲线，从而去除RADFET温度效应给空间辐射剂量探测带来的影响，计算出各时刻RADFET传感器仅受空间辐射影响所引起的阈值电压，并最终由定标曲线得到空间辐射的累积剂量，本发明的方法不需要进行传感器的地面温度试验，避免了不同传感器温度效应差别所带来的影响，该方法能够简单有效地修正RADFET传感器阈值电压。

技术领域

本发明涉及空间辐射总剂量探测技术领域，尤其涉及一种修正空间辐射剂量仪RADFET传感器的温度效应的方法。

背景技术

在地球轨道空间，质子、电子和X射线等对卫星器件或材料的辐射照射，有可能使器件或材料发生总剂量效应，导致它们的性能降低甚至失效。在卫星中，基于辐射敏感场效应管(Radition Sensitive Field Effect Transistor,RADFET)传感器的辐射剂量仪被大量使用来测量卫星内部的辐射总剂量。它的基本探测原理是辐射照射引起场效应管阈值电压的变化，阈值电压的变化与传感器接受的辐射剂量之间存在一定的对应关系，即RADFET的剂量效应。辐射剂量仪通过监测阈值电压的变化从而获得空间辐射剂量大小。

然而，RADFET传感器阈值电压还受到温度影响，当温度发生变化时，阈值电压也发生变化，即产生RADFET温度效应。卫星在绕地球运动时，由于太阳光照发生变化，卫星内部温度在一天内变化幅度可能超过10摄氏度，导致RADFET温度效应显著。此时，RADFET阈值电压的变化是由温度效应和辐射剂量效应共同作用引起的，为了得到由辐射剂量引起的电压变化，需要对RADFET的温度效应进行修正，去除其影响。

对空间辐射剂量测量中RADFET传感器温度效应的修正，常用的方法是在地面进行不同温度下的RADFET辐射照射实验，分析其阈值电压与温度的关系，建立相应的模型，从而对空间辐射剂量测量进行修正(参考文献：Y.H.Shin,K.W.Min,J.G.Rhee,et al.Analysisof Anomalous TED Data on-board the KITSAT-1)。然而，即使是同一工艺、同一批次制造的相同型号的RADFET传感器，它们的温度效应也可能存在较大差异。并且，由于RADFET传感器受辐射照射后性能不能恢复到初始状态，使得已进行地面辐射照射实验的RADFET不能再用于空间辐射剂量测量，因此，把地面实验所确定的传感器温度效应参数用于空间辐射测量的传感器，可能造成较大的剂量测量结果误差。

发明内容

本发明的目的在于，为了准确地反演空间辐射剂量仪测量的辐射剂量，提供一种用于修正空间辐射剂量仪传感器温度效应的方法。该方法可有效消除环境温度的变化对辐射剂量仪测量结果的影响。

为了实现上述目的，本发明基于卫星上辐射剂量仪在轨实测的RADFET传感器，提供一种修正空间辐射剂量仪传感器的温度效应的方法，该方法具体包括：

步骤1)将空间辐射剂量仪执行在轨测量，在空间辐射环境宁静的一段时间内，获取RADFET传感器在若干个时刻的阈值电压和环境温度数据；

步骤2)利用步骤1)中获得的阈值电压，计算得出RADFET传感器仅由空间辐射引起的阈值电压变化速率；

步骤3)利用步骤2)中得到的阈值电压变化速率及步骤1)中部分时刻RADFET传感器的阈值电压，计算得到由于温度变化所引起的阈值电压变化，进一步计算得到RADFET传感器阈值电压与温度变化关系曲线；

步骤4)利用步骤3)中的RADFET传感器阈值电压与温度变化关系曲线，对步骤1)中所有时刻的环境温度数据计算得出温度变化所引起的阈值电压变化，利用各时刻的温度变化所引起的阈值电压变化与其对应时刻RADFET传感器的阈值电压，得到修正后的阈值电压；