[发明专利]一种航空综合辐射剂量测量系统

权利要求书

1.一种航空综合辐射剂量测量系统，其特征在于，所述航空综合辐射剂量测量系统包括：探测器、信号处理模块、信号采集模块、FPGA模块和航空综合辐射剂量数据处理模块；

所述探测器，用于在接收到粒子有效剂量信号后产生电荷信号响应，输出至信号处理模块；

所述信号处理模块，用于将电荷信号响应放大并转换为可采样的模拟信号，输出至信号采集模块；

所述信号采集模块，用于采集模拟信号，并将模拟信号转换为数字信号，输出至FPGA模块；

所述FPGA模块，用于实现对探测器、信号处理模块和信号采集模块进行初始化配置和指令控制，并根据获取的数字信号计算入射粒子沉积能量精细能谱和综合探测粒子的辐射剂量，对入射粒子成分和中子进行鉴别，将数据发送至航空综合辐射剂量数据处理模块；

所述航空综合辐射剂量数据显示存储模块，用于对FPGA模块上传的数据进行显示和存储；

所述FPGA模块包括信号处理采集控制单元、入射粒子沉积能量精细能谱计算单元、综合探测粒子的辐射剂量计算单元、入射粒子成分鉴别单元、中子探测单元和数据发送单元；

所述信号处理采集控制单元，用于对探测器、信号处理模块和信号采集模块进行初始化和基础配置，发送控制指令；

所述入射粒子沉积能量精细能谱计算单元，用于根据获取的数字信号计算对应的沉积能量dE：

dE＝k·ADC+b (1)

其中ADC为信号采集模块ADC单元进行模数转换后获取的数字信号，k为标定的数字信号与沉积能量dE的线性关系系数，b为拟合公式偏移常数；

所述入射粒子沉积能量精细能谱LET_i为：

LET_i＝dE_i/dX (2)

其中，dE_i为第i个粒子沉积能量，dX为单位探测器厚度；

所述综合探测粒子的辐射剂量计算单元，用于计算吸收剂量D_i、品质因子Q_i及当量剂量H_i；

所述第i个粒子吸收剂量D_i为：

D_i＝dE_i/m (3)

其中，m为探测器质量；

所述第i个粒子当量剂量H_i为：

H_i＝Q_i·dE_i/m (4)

其中，Q_i为第i个粒子的辐射品质因子，根据ICRP-60推荐品质因子参数：

Q_i＝1 if LET_i≤10keV·μm^-1 (5)

Q_i＝0.32·LET_i-2.2 if 10keV·μm^-1≤LET_i≤100keV·μm^-1 (6)

所述入射粒子成分鉴别单元，用于通过前端探测器测量dE_i与后面多片探测器获得入射粒子总能量E_i的乘积得到入射粒子原子序数z，从而对入射粒子成分进行鉴别；

所述中子探测单元，用于实现中子探测功能，当所述多片叠层Si探测器前后两片探测器有信号时为带电粒子辐射；当前后两片探测器无信号输出，而中间Si探测器有信号输出则是中子辐射；

所述数据发送单元，用于将入射粒子沉积能量精细能谱和综合探测粒子的辐射剂量、入射粒子成分鉴别结果和中子辐射数据发送至航空综合辐射剂量数据显示存储模块。

2.根据权利要求1所述的航空综合辐射剂量测量系统，其特征在于，所述探测器包括半导体探测器，所述半导体探测器为Si探测器。

3.根据权利要求2所述的航空综合辐射剂量测量系统，其特征在于，所述Si探测器采用多片叠层Si探测器，厚度不大于0.3mm。